Objective-C内存管理编程指南(6)实现对象复制
实现对象复制
本文介绍了实现NSCopying协议中的copyWithZone:方法的两种方式，都可以达到复制对象的目的。
有两种基本方式可以通过实现NSCopying协议的copyWithZone:方法来创建副本。您可以使用alloc和init...，也可以使用NSCopyObject。要选择一种更适合于您的类的方式，您需要考虑以下问题：
§ 我需要深拷贝还是浅拷贝？
§ 我从超类继承NSCopying的行为了吗？
这些内容将在以下章节进行介绍。
一般来说，复制一个对象包括创建一个新的实例，并以原始对象中的值初始化这个新的实例。复制非指针型实例变量的值很简单，比如布尔，整数和浮点数。复制指针型实例变量有两种方法。一种方法称为浅拷贝，即将原始对象的指针值复制到副本中。因此，原始对象和副本共享引用数据。另一种方法称为深拷贝，即复制指针所引用的数据，并将其赋给副本的实例变量。
实例变量的set方法的实现应该能够反映出您需要使用的复制类型。如果相应的set方法复制了新的值，如下面的方法所示，那么您应该深拷贝这个实例变量：
- (void)setMyVariable:(id)newValue |
{ |
[myVariable autorelease]; |
myVariable = [newValue copy]; |
} |
如果相应的set方法保留了新的值，如下面的方法所示，那么您应该浅拷贝这个实例变量：
- (void)setMyVariable:(id)newValue |
{ |
[myVariable autorelease]; |
myVariable = [newValue retain]; |
} |
类似地，如果实例变量的set方法只是简单地将新的值赋给实例变量，而没有复制或保留它，那么您应该浅拷贝这个实例变量，正如下面的例子—虽然这通常很罕见：
- (void)setMyVariable:(id)newValue |
{ |
myVariable = newValue; |
} |
独立副本
为了产生真正独立于原始对象的对象副本，必须对整个对象进行深拷贝。每个实例变量都必须被复制。如果实例变量本身具有实例变量，则它们也必须被复制，依此类推。在许多情况下，混合使用两种复制方式会更加有用。一般情况下，可以被视为数据容器的指针型实例变量往往被深拷贝，而更复杂的实例变量（如委托）则被浅拷贝。
@interface Product : NSObject <NSCopying> |
{ |
NSString *productName; |
float price; |
id delegate; |
} |
|
@end |
例如，Product类继承了NSCopying。正如这个接口中所声明的，Product实例含有名称，价格和委托三个变量。
复制Product实例会产生productName的一份深拷贝，这是因为它表示一个扁平的数据值。但是，delegate实例变量是一个更复杂的对象，对于原始Product和副本Product都能够正常运行。因此，副本和原始对象应该共享这个委托。图1表示了Product实例及其副本在内存中的映像。
productName的不同指针值说明，原始对象和副本各自都有自己的productName字符串对象。而delegate的指针值是相同的，这表明这两个product对象共享同一个对象作为它们的委托。
从超类继承 NSCopying
如果超类没有实现NSCopying，则您的类的实现必须复制它所继承的实例变量，以及那些在您的类中声明的实例变量。一般来说，完成这一任务的最安全的方式是使用alloc,init...和set方法。
另一方面，如果您的类继承了NSCopying的行为，并声明了额外的实例变量，那么您也需要实现copyWithZone:。在这个方法中，调用超类的实现来复制继承的实例变量，然后复制其他新声明的实例变量。您要如何处理新的实例变量，取决于您对超类的实现的熟悉程度。如果超类使用了或者有可能使用过NSCopyObject，那么您必须有别于使用alloc和init...函数的情况，用不同的方式处理实例变量。
如果一个类没有继承NSCopying行为，则您应该使用alloc,init...和set方法来实现copyWithZone:。例如，对于“独立副本”中提到的Product类，它的copyWithZone:方法可能会采用以下方式实现：
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone |
{ |
Product *copy = [[[self class] allocWithZone: zone] |
initWithProductName:[self productName] |
price:[self price]]; |
[copy setDelegate:[self delegate]]; |
|
return copy; |
} |
由于与继承实例变量相关的实现细节被封装在超类中，因此，一般情况下最好通过alloc,init...的方式实现NSCopying。这样一来就可以使用set方法中实现的策略来确定实例变量所需的复制类型。
如果一个类继承了NSCopying行为，则您必须考虑到超类的实现有可能会使用NSCopyObject函数。NSCopyObject通过复制实例变量的值而不是它们指向的数据，来创建对象的浅拷贝。例如，NSCell的copyWithZone:实现可能按照以下方式定义：
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone |
{ |
NSCell *cellCopy = NSCopyObject(self, 0, zone); |
/* Assume that other initialization takes place here. */ |
|
cellCopy->image = nil; |
[cellCopy setImage:[self image]]; |
|
return cellCopy; |
} |
在上面的实现中，NSCopyObject创建了原始cell对象的一份浅拷贝。这种行为适合于复制非指针型的实例变量，以及指向浅拷贝的非保留数据的指针型实例变量。指向保留对象的指针型实例变量还需要额外的处理。
在上面的copyWithZone:例子中，image是一个指向保留对象的指针。保留image的策略反映在下面setImage:存取方法的实现中。
- (void)setImage:(NSImage *)anImage |
{ |
[image autorelease]; |
image = [anImage retain]; |
} |
请注意，setImage:在重新对image赋值之前自动释放了image。如果上述copyWithZone:的实现没有在调用setImage:之前，显式地将副本的image实例变量设置为空，则副本和原始对象所引用的image将被释放，而没有被保留。
即使image指向了正确的对象，在概念上它也是未初始化的。不同于使用alloc和init...创建的实例变量，这些未初始化的变量的值并不是nil值。您应该在使用它们之前显式地为这些变量赋予初始值。在这种情况下，cellCopy的image实例变量应该被设置为空，然后使用setImage:方法对它进行设置。
NSCopyObject的作用会影响到子类的实现。例如，NSSliderCell的实现可能会按照下面的方式复制一个新的titleCell实例变量。
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone |
{ |
id cellCopy = [super copyWithZone:zone]; |
/* Assume that other initialization takes place here. */ |
|
cellCopy->titleCell = nil; |
[cellCopy setTitleCell:[self titleCell]]; |
|
return cellCopy; |
} |
其中，假设super的copyWithZone:方法完成这样的操作：
id copy = [[[self class] allocWithZone: zone] init]; |
超类的copyWithZone:方法被调用，以复制继承而来的实例变量。当您调用超类的copyWithZone:方法时，如果超类的实现有可能使用NSCopyObject，则假定新的对象的实例变量是未初始化的。您应该在使用这些实例变量之前显式地为它们赋值。在这个例子中，在setTitleCell:被调用之前，titleCell被显式地设置为nil。
当使用NSCopyObject时，对象的保留计数的实现是另一个应该考虑的问题。如果一个对象将它的保留计数存储在一个实例变量中，则copyWithZone:的实现必须正确地初始化副本的保留计数。图2说明了这个过程。
图2中的第一个对象表示内存中的一个Product实例。refCount中的值表明该对象已经被保留了3次。第二个对象是通过NSCopyObject产生的Product实例的一份副本。它的refCount值与原始对象一致。第三个对象表示从copyWithZone:返回的一份副本，它的refCount已被正确地初始化。copyWithZone:在使用NSCopyObject创建了副本之后，它将refCount实例变量的值赋为1。copyWithZone:的调用者隐式地保留了该副本，并负责释放它。
当“不可变的和可变的”这一概念应用于某个对象时，不论原始对象是不可变的还是可变的，NSCopying总是产生不可变的副本。不可变的类可以非常有效地实现NSCopying。由于不可变的对象不会发生改变，因此没有必要复制它们。相反，NSCopying可以实现为retain原始对象。例如，对于一个不可变的字符串类，copyWithZone:可以按照下列方式实现。
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone { |
return [self retain]; |
} |
要使用NSMutableCopying协议创建对象的可变副本。为了支持可变的复制，对象本身并不需要是可变的。该协议声明了mutableCopyWithZone:方法。通常，可变的复制是通过NSObject的便捷方法mutableCopy调用的，该方法调用了默认zone的mutableCopyWithZone:。