淺拷貝與深拷貝

一 、基本概念


1.1 深拷貝 與 淺拷貝

對象拷貝有兩種方式:淺復制和深復制。顧名思義,淺復制,并不拷貝對象本
身,僅僅是拷貝指向對象的指針;深復制是直接拷貝整個對象內存到另一塊內
存中。
用圖來解析就是這樣子:


再簡單些說:淺復制就是指針拷貝;深復制就是內容拷貝。

(2) 集合對象 與 系統基本對象

 1.系統基本對象:像NSString,NSNumber這些不能包含其他對象的類。
 2.集合對象 :可以容納其他對象的類。如NSArray 和 NSDictionary。

二、集合的深復制與淺復制


2.1集合的淺復制 (shallow copy)

集合的淺復制有非常多種方法。當你進行淺復制時,會向原始的集合發送retain消息,引用計數加1,同時指針被拷貝到新的集合。
現在讓我們看一些淺復制的例子:

NSArray *shallowCopyArray = [someArray copyWithZone:nil];

NSSet *shallowCopySet = [NSSet mutableCopyWithZone:nil];

NSDictionary *shallowCopyDict = [[NSDictionary alloc] initWithDictionary:someDictionary copyItems:NO];

2.2集合的深復制 (deep copy)

集合的深復制有兩種方法。

(1) initWithArray:copyItems 函數

用 initWithArray:copyItems: 將第二個參數設置為YES即可深復制。

如:

NSDictionary shallowCopyDict = [[NSDictionary alloc] initWithDictionary:someDictionary copyItems:YES];

如果你用這種方法深復制,集合里的每個對象都會收到 copyWithZone: 消息。如果集合里的對象遵循 NSCopying 協議,那么對象就會被深復制到新的集合。如果對象沒有遵循 NSCopying 協議,而嘗試用這種方法進行深復制,會在運行時閃退。
copyWithZone: 這種拷貝方式只能夠提供一層內存拷貝(one-level-deep copy),而非真正的深復制。

(2) 先歸檔后解檔

是將集合進行歸檔(archive),然后解檔(unarchive)。

如:

NSArray *trueDeepCopyArray = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithData:[NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:oldArray]];

2.3 集合的單層深復制 (one-level-deep copy)

看到這里,有同學會問:如果在多層數組中,對第一層進行內容拷貝,其它層進行指針拷貝,這種情況是屬于深復制,還是淺復制?對此,蘋果官網文檔有這樣一句話描述

This kind of copy is only capable of producing a one-level-deep copy. If you only need a one-level-deep copy...
If you need a true deep copy, such as when you have an array of arrays...

從文中可以看出,蘋果認為這種復制不是真正的深復制,而是將其稱為單層深復制(one-level-deep copy)。因此,網上有人對淺復制、深復制、單層深復制做了概念區分。

* 淺復制(shallow copy):在淺復制操作時,對于被復制對象的每一層都是指針復制。
* 深復制(one-level-deep copy):在深復制操作時,對于被復制對象,至少有一層是深復制。
* 完全復制(real-deep copy):在完全復制操作時,對于被復制對象的每一層都是對象復制。

當然,這些都是概念性的東西,沒有必要糾結于此。只要知道進行拷貝操作時,被拷貝的是指針還是內容即可。

三 、系統對象的copy與mutableCopy方法


不管是集合類對象,還是非集合類對象,接收到copy和mutableCopy消息時,都遵循以下準則:

* copy返回imutable對象;所以,如果對copy返回值使用mutable對象接口就會crash;
* mutableCopy返回mutable對象;

下面將針對非集合類對象和集合類對象的copy和mutableCopy方法進行具體的闡述

3.1、非集合類對象的copy與mutableCopy

系統非集合類對象指的是 NSString, NSNumber ... 之類的對象。

(1)先看個非集合類immutable對象拷貝的例子
NSString *string = @"origin";
NSString *stringCopy = [string copy];
NSMutableString *stringMCopy = [string mutableCopy];

通過查看內存,可以看到 stringCopy 和 string 的地址是一樣,進行了指針拷貝;而 stringMCopy 的地址和 string 不一樣,進行了內容拷貝;

(2)再看mutable對象拷貝例子
NSMutableString *string = [NSMutableString stringWithString: @"origin"];
//copy
NSString *stringCopy = [string copy];
NSMutableString *mStringCopy = [string copy];
NSMutableString *stringMCopy = [string mutableCopy];
//change value
[mStringCopy appendString:@"mm"]; //crash
[string appendString:@" origion!"];
[stringMCopy appendString:@"!!"];

運行以上代碼,會在第7行crash,原因就是 copy 返回的對象是 immutable 對象。注釋第7行后再運行,查看內存,發現 string、stringCopy、mStringCopy、stringMCopy 四個對象的內存地址都不一樣,說明此時都是做內容拷貝。

綜上兩個例子,我們可以得出結論:

結論 1

在非集合類對象中:

* 對immutable對象進行copy操作,是指針復制,mutableCopy操作時內容復制;
* 對mutable對象進行copy和mutableCopy都是內容復制。

用代碼簡單表示如下:

[immutableObject copy] // 淺復制
[immutableObject mutableCopy] //深復制
[mutableObject copy] //深復制
[mutableObject mutableCopy] //深復制

3.2 集合類對象的copy與mutableCopy

集合類對象是指NSArray、NSDictionary、NSSet ... 之類的對象。下面先看集合類immutable對象使用copy和mutableCopy的一個例子:

NSArray *array = @[@[@"a", @"b"], @[@"c", @"d"];
NSArray *copyArray = [array copy];
NSMutableArray *mCopyArray = [array mutableCopy];

查看內容,可以看到copyArray和array的地址是一樣的,而mCopyArray和array的地址是不同的。說明copy操作進行了指針拷貝,mutableCopy進行了內容拷貝。但需要強調的是:此處的內容拷貝,僅僅是拷貝array這個對象,array集合內部的元素仍然是指針拷貝。這和上面的非集合immutable對象的拷貝還是挺相似的,那么mutable對象的拷貝會不會類似呢?我們繼續往下,看mutable對象拷貝的例子:

NSMutableArray *array = [NSMutableArray arrayWithObjects:[NSMutableString stringWithString:@"a"],@"b",@"c",nil];
NSArray *copyArray = [array copy];
NSMutableArray *mCopyArray = [array mutableCopy];

查看內存,如我們所料,copyArray、mCopyArray和array的內存地址都不一樣,說明copyArray、mCopyArray都對array進行了內容拷貝。同樣,我們可以得出結論:

結論 2

在集合類對象中,

* 對immutable對象進行copy,是指針復制,mutableCopy是內容復制;
* 對mutable對象進行copy和mutableCopy都是內容復制。

但是:集合對象的內容復制僅限于對象本身,對象元素仍然是指針復制。
用代碼簡單表示如下:

[immutableObject copy] // 淺復制
[immutableObject mutableCopy] //單層深復制
[mutableObject copy] //單層深復制
[mutableObject mutableCopy] //單層深復制

這個代碼結論和非集合類的非常相似。

這時候,是不是有人要問了,如果要對集合對象復制元素怎么辦?有這疑問的同學不妨回頭看看集合的深復制。

好了,深復制與淺復制就講到這里。


補充

最后說個題外的東西,在搜集資料的過程中,發現一個有可能犯錯的點

NSString *str = @"string";
str = @"newString";
上面這段代碼,在執行第二行代碼后,內存地址發生了變化。乍一看,有點意外。按照 C 語言的經驗,初始化一個字符串之后,字符串的首地址就被確定下來,不管之后如何修改字符串內容,這個地址都不會改變。但此處第二行并不是對 str 指向的內存地址重新賦值,因為賦值操作符左邊的 str 是一個指針,也就是說此處修改的是內存地址。

所以第二行應該這樣理解:將@"newStirng"當做一個新的對象,將這段對象的內存地址賦值給str。

我有如下的兩個方法查看內存地址

p str 會打印對象本身的內存地址和對象內容
(lldb) p str
(NSString *) $0 = 0x000000010c913680 @"a"
po &str 則打印的是引用對象的指針所在的地址
(lldb) po &str
0x00007fff532fb6c0

轉自 iOS 集合的深復制與淺復制

參考文獻:
Objective-C copy,看我就夠了

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