iOS--深浅拷贝深析

Apple官方文档如下：https://developer.apple.com/library/mac/#documentation/Cocoa/Conceptual/Collections/Articles/Copying.html

一、博主最近被问到深浅拷贝的区别，想来想觉得理解只局限在表面，今天查查资料总结了一下，先来看几个词吧。

   浅 复 制：在复制操作时，对于被复制的对象的每一层复制都是指针复制。

   深 复 制：在复制操作时，对于被复制的对象至少有一层复制是对象复制。

   完全复制：在复制操作时，对于被复制的对象的每一层复制都是对象复制。

注：1、在复制操作时，对于对象有n层是对象复制，我们可称作n级深复制，此处n应大于等于1。

    2、对于完全复制如何实现（目前通用的办法是：迭代法和归档），这里后续是否添加视情况而定，

              暂时不做讲解。

    3、指针复制俗称指针拷贝，对象复制也俗称内容拷贝。

retain：始终是浅复制。引用计数每次加一。返回对象是否可变与被复制的对象保持一致。

copy：对于可变对象为深复制，引用计数不改变;对于不可变对象是浅复制，

         引用计数每次加一。始终返回一个不可变对象。

mutableCopy：始终是深复制，引用计数不改变。始终返回一个可变对象。

   不可变对象：值发生改变，其内存首地址随之改变。

   可变对象：无论值是否改变，其内存首地址都不随之改变。

   引用计数：为了让使用者清楚的知道，该对象有多少个拥有者（即有多少个指针指向同一内存地址）。

二、关于copy和mutableCopy的行为：不管是NSString这种元素类、还是NSArray这样的容器类、还是Mutable和非Mutable类，copy和mutableCopy调用后表现的行为到底是什么样完成取决于类本身NSCopying和NSMutableCopying协议是如何实现的。

想要正常调用copy和mutableCopy两个函数，那么类就一定要实现对应的协议。

1.      元素数据的copy和mutableCopy。

常用的NSString类，示例代码如下：

 NSString* string = @”a”;
 NSString* stringCopy = [string copy];// stringCopy与string地址相同，retainCount+ 1
 NSMutableString* stringMCopy = [string mutablecopy];// stringMCopy与string地址不同

 NSMutableString* stringM1 = [stringMCopy copy];//地址与stringMCopy不同，且为不可修改
 NSMutableString* stringM2 = [stringMCopy mutablecopy];//地址与stringMCopy不同，可修改

 NSString* string = @”a”;
 NSString* stringCopy = [string copy];// stringCopy与string地址相同，retainCount+ 1
 NSMutableString* stringMCopy = [string mutablecopy];// stringMCopy与string地址不同

 NSMutableString* stringM1 = [stringMCopy copy];//地址与stringMCopy不同，且为不可修改
 NSMutableString* stringM2 = [stringMCopy mutablecopy];//地址与stringMCopy不同，可修改

可以基本推出NSString和NSMutableString中两个协议的实现

 

 NSString：
 - (id)copywithZone:(NSZone*)zone
 {
   return self;
 }

 - (id)mutableCopywithZone:(NSZone*)zone
 {
   NSMutableString* copy =[[NSMutableString alloc] initxxxxxx];
   ....
   return copy;
 }
 NSMutableString:
 - (id)copywithZone:(NSZone*)zone
 {
   NSString* copy = [[NSStringalloc] initxxxxxx];
   ....
   return copy;//所以不可修改
 }

 - (id)mutableCopywithZone:(NSZone*)zone
 {
   NSMutableString* copy =[[NSMutableString alloc] initxxxxxx];
   ....
   return copy;
 }

 NSString：
 - (id)copywithZone:(NSZone*)zone
 {
   return self;
 }

 - (id)mutableCopywithZone:(NSZone*)zone
 {
   NSMutableString* copy =[[NSMutableString alloc] initxxxxxx];
   ....
   return copy;
 }
 NSMutableString:
 - (id)copywithZone:(NSZone*)zone
 {
   NSString* copy = [[NSStringalloc] initxxxxxx];
   ....
   return copy;//所以不可修改
 }

 - (id)mutableCopywithZone:(NSZone*)zone
 {
   NSMutableString* copy =[[NSMutableString alloc] initxxxxxx];
   ....
   return copy;
 }

2.      容器类的copy和mutableCopy。

常用类NSArray和NSMutableArray，看如下示例代码：

 Class1* obj1= ....;//正常初始化
 NSArray* array = [[NSArray alloc] initWithObjects:obj1, nil];
 NSArray* arrayCopy = [array copy];//地址不变，retaincount+1
 NSMutableArray* arrayMCopy = [array mutableCopy];//地址改变，但是数组中成员指针和obj1相同，浅拷贝

 NSMutableArray* arrayM1 = [arrayMCopy Copy];//地址改变，但是数组中成员指针和obj1相同，浅拷贝。arrayM1为NSArray不可修改
 NSMutableArray* arrayM2 = [arrayMCopy mutableCopy];//地址改变，但是数组中成员指针和obj1相同，浅拷贝

 Class1* obj1= ....;//正常初始化
 NSArray* array = [[NSArray alloc] initWithObjects:obj1, nil];
 NSArray* arrayCopy = [array copy];//地址不变，retaincount+1
 NSMutableArray* arrayMCopy = [array mutableCopy];//地址改变，但是数组中成员指针和obj1相同，浅拷贝

 NSMutableArray* arrayM1 = [arrayMCopy Copy];//地址改变，但是数组中成员指针和obj1相同，浅拷贝。arrayM1为NSArray不可修改
 NSMutableArray* arrayM2 = [arrayMCopy mutableCopy];//地址改变，但是数组中成员指针和obj1相同，浅拷贝

 //推断

 //推断

 NSArray：
 - (id)copywithZone:(NSZone*)zone
 {
   //伪码
   return [self retain];
 }

 - (id)mutableCopywithZone:(NSZone*)zone
 {
   NSMutableArray* copy = [[NSMutableString alloc] initxxxxxx];
   for (id element in self) {
     [copy addObject:element];//element retian count + 1
     ....
   }
   return copy;
 }

 NSMutableArray:
 - (id)copywithZone:(NSZone*)zone
 {
   NSArray* copy = [[NSArray alloc] initXXX];
   /*把每个element加入到copy数组，retainCount+1*/
   ....
   return copy;
 }

 - (id)mutableCopywithZone:(NSZone*)zone
 {
   NSMutableArray* copy = [[NSMutableString alloc] initxxxxxx];
   for (id element in self) {
     [copy addObject:element];//element retian count + 1
     ....
   }
   return copy;
 }

 NSArray：
 - (id)copywithZone:(NSZone*)zone
 {
   //伪码
   return [self retain];
 }

 - (id)mutableCopywithZone:(NSZone*)zone
 {
   NSMutableArray* copy = [[NSMutableString alloc] initxxxxxx];
   for (id element in self) {
     [copy addObject:element];//element retian count + 1
     ....
   }
   return copy;
 }

 NSMutableArray:
 - (id)copywithZone:(NSZone*)zone
 {
   NSArray* copy = [[NSArray alloc] initXXX];
   /*把每个element加入到copy数组，retainCount+1*/
   ....
   return copy;
 }

 - (id)mutableCopywithZone:(NSZone*)zone
 {
   NSMutableArray* copy = [[NSMutableString alloc] initxxxxxx];
   for (id element in self) {
     [copy addObject:element];//element retian count + 1
     ....
   }
   return copy;
 }

3.      深拷贝

上面提到的官方文档中介绍两种实现深拷贝的方法：

a.      用Array的initWithArray:  copyItems函数，如下：

NSArray *deepCopyArray=[[NSArray alloc] initWithArray: someArraycopyItems: YES];

调用后，会对原NSArray中的每个元素调用其copy函数，并把返回的id加入到新的数组中。所以这是依赖于Obj对象类实现的深拷贝，如果- (id)copywithZone:(NSZone*)zone是重新分配一块内存赋值后返回，那么就是真正的深拷贝。如果直接返回自身，那么它只是浅拷贝。

b.      用archiver方式：

NSArray* trueDeepCopyArray = [NSKeyedUnarchiverunarchiveObjectWithData: [NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:oldArray]];

这是真正意义上的深拷贝，不依赖于实际类Copying协议的实现。

 

4. 用Category实现自定义的深拷贝deepmutableCopy，如：

 - (NSMutableArray *)mutableDeepCopy
 {
     NSMutableArray *ret = [[NSMutableArrayalloc] initWithCapacity:[self count]];
     for (id value in self)
     {
         id oneCopy = nil;
         if ([value respondsToSelector:@selector(mutableDeepCopy)])
             oneCopy = [value mutableDeepCopy];
         else if ([value respondsToSelector:@selector(mutableCopy)])
             oneCopy = [value mutableCopy];
         if (oneCopy == nil)
             oneCopy = [value copy];
         [ret addObject: oneCopy];
     }
     return ret;
 }

 - (NSMutableArray *)mutableDeepCopy
 {
     NSMutableArray *ret = [[NSMutableArrayalloc] initWithCapacity:[self count]];
     for (id value in self)
     {
         id oneCopy = nil;
         if ([value respondsToSelector:@selector(mutableDeepCopy)])
             oneCopy = [value mutableDeepCopy];
         else if ([value respondsToSelector:@selector(mutableCopy)])
             oneCopy = [value mutableCopy];
         if (oneCopy == nil)
             oneCopy = [value copy];
         [ret addObject: oneCopy];
     }
     return ret;
 }