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通过源码分析iOS中的深拷贝与浅拷贝

作者：雪山飞狐_91ae

这篇文章主要给大家介绍了如何通过源码分析iOS中的深拷贝与浅拷贝的相关资料，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

前言

关于iOS中对象的深拷贝和浅拷贝的文章有很多，但是大部分都是基于打印内存地址来推导结果，这篇文章是从源码的角度来分析深拷贝和浅拷贝。

深拷贝和浅拷贝的概念

拷贝的方式有两种：深拷贝和浅拷贝。

浅拷贝就是拷贝后，并没有进行真正的复制，而是复制的对象和原对象都指向同一个地址

深拷贝是真正的复制了一份，复制的对象指向了新的地址


从上图可以看出，浅拷贝A指针改变了所指向的内容B指针也指向被修改后的内容。如果有些地方用到B指针，不希望在A指向的内容发生变化时也跟着变化，则需要用到深拷贝。

通俗理解为:浅拷贝好比你的影子，你死了，影子也没了；深拷贝好比克隆人，你死了，它还在。

对象的copy和mutableCopy方法

不管是集合对象还是非集合对象，接收到copy和mutableCopy消息时，都遵循以下准则:

下面对非集合对象和集合对象的copy和mutableCopy方法进行具体的阐述。

1.非集合类对象的copy和mutableCopy方法

非集合类对象指的是NSString，NSNumber...这些类。下面的例子以NSString类为例。

首先来看immutable对象拷贝的例子：

 NSString *string = @"test";
 NSString *copyString = [string copy];
 NSMutableString *mutableCopyString = [string mutableCopy];
 
 NSLog(@"%p \n %p \n %p \n", string, copyString, mutableCopyString);

打印结果:

0x101545068
0x101545068
0x60000024e940

通过打印结果我们可以看出来，copyString和string的地址值一样，而mutableCopyString和string的地址值不一样，这就说明imutable对象的copy方法进行了浅拷贝，mutableCopy方法进行了深拷贝。

再来看看mutable对象拷贝的例子：

 NSMutableString *string = [[NSMutableString alloc] initWithString:@"test"];
 NSString *copyString = [string copy];
 NSMutableString *mutableCopyString = [string mutableCopy];
 
 NSLog(@"%p \n%p \n%p \n", string, copyString, mutableCopyString);

打印结果：

0x600000240e40
0xa000000747365744
0x6000002411a0

通过打印结果可以看出来，copyString和string的内存地址不同，mutableCopyString和string的内存地址也不同。这说明mutable对象的copy方法和mutableCopy方法都进行了深拷贝。

总结起来就是：

immutable对象的copy方法进行了浅拷贝
immutable对象的mutableCopy方法进行了深拷贝
mutable对象的copy方法进行了深拷贝
mutable对象的mutableCopy方法进行了深拷贝。

用代码表示就是：

 [immutableObject copy];//浅拷贝
 [immutableObject mutableCopy];//深拷贝
 [mutableObject copy];//深拷贝
 [mutableObject mutableCopy];//深拷贝

以上是通过打印内存地址得出的结论，下面我们通过查看源码来证实一下我们的结论。

在opensource.apple.com的git仓库中的runtime源码中有NSObject.mm这个文件，在这个文件中有copy和mutableCopy方法的实现:

- (id)copy {
 return [(id)self copyWithZone:nil];
}

- (id)mutableCopy {
 return [(id)self mutableCopyWithZone:nil];
}

我们发现copy和mutableCopy方法只是简单的调用了copyWithZone:和mutableCopyWithZone:两个方法。然后我在searchcode.com中找到了NSString和NSMutableString的Source Code。

在NSString.m中，找到了关于copy的方法：

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
 if (NSStringClass == Nil)
 NSStringClass = [NSString class];
 return RETAIN(self);
}

- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone*)zone {
 return [[NSMutableString allocWithZone:zone] initWithString:self];
}

通过这个源码我们知道了，对于NSString对象，调用copy方法就是调用了copyWithZone:方法。而copyWithZone:方法并没有创建新的对象，而是使指针持有了原来的NSString对象，所以NSString的copy方法是浅拷贝。

而调用mutableCopy方法就是调用了mutableCopyWithZone:方法。从mutableCopyWithZone:的实现我们可以看到，这个方法是创建了一个新的可变的字符串对象。因此NSString的mutableCopy方法是深拷贝。

在NSMutableString.m中，只找到了copy和copyWithZone:方法，并没有找到mutableCopyWithZone:方法：

-(id)copy {
 return [[NSString alloc] initWithString:self];
}

-(id)copyWithZone:(NSZone*)zone {
 return [[NSString allocWithZone:zone] initWithString:self];
}

对NSMutableString对象调用copy方法会调用这里的copyWithZone:方法的实现，我们可以看到这里创建了一个新的不可变的字符串。所以对NSMutableString对象执行copy方法是深拷贝。

由于在NSMutableString中没有实现mutableCopyWithZone:方法，所以会调用父类的mutableCopyWithZone:方法，也就是NSString类的mutableCopyWithZone:方法，而我们知道，NSString类的mutableCopyWithZone:方法会创建一个新的可变字符串。所以对NSMutableString对象执行mutableCopy方法是深拷贝。

2.集合对象的copy和mutableCopy

集合对象指的是NSArray，NSDictionary，NSSet等之类的对象。下面以NSArray为例看看immutable对象使用copy和mutableCopy的例子：

 NSArray *array = @[@"1", @"2", @"3"];
 NSArray *copyArray = [array copy];
 NSMutableArray *mutableCopyArray = [array mutableCopy];
 
 NSLog(@"%p\n%p\n%p", array, copyArray, mutableCopyArray);

打印结果：

0x60400025bed0
0x60400025bed0
0x60400025c2f0

通过打印结果可以看出来，copyArray的地址和array的地址是一样的，说明对array进行copy是进行浅拷贝。而

mutableCopyArray的地址和array的地址是不一样的，说明对array进行mutableCopy是进行了深拷贝。

再来看mutable对象执行copy和mutableCopy的例子：

 NSMutableArray *array = [[NSMutableArray alloc] initWithArray:@[@"1", @"2", @"3"]];
 NSArray *copyArray = [array copy];
 NSMutableArray *mutableCopyArray = [array mutableCopy];
 
 NSLog(@"%p\n%p\n%p", array, copyArray, mutableCopyArray);

打印结果：

0x604000447440
0x604000447050
0x604000447080

通过打印结果可以看出，copyArray和mutableCopyArray的地址都和array的地址不同，这说明对可变数组进行copy和mutableCopy操作都进行了深拷贝。

因此得出结论：

在集合类对象中，对immutable对象进行copy操作是浅拷贝，进行mutableCopy操作是深拷贝。对mutable对象进行copy操作是深拷贝，进行mutableCopy操作是深拷贝。

用代码表示就是：

 [immutableObject copy];//浅拷贝
 [immutableObject mutableCopy];//深拷贝
 [mutableObject copy];//深拷贝
 [mutableObject mutableCopy];//深拷贝

以上是通过打印内存地址得到的结论，下面我们通过源码来验证一下我们的结论。

在NSArray.m中，我找到了copyWithZone:和mutableCopyWithZone:方法。

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
 return RETAIN(self);
}

- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone*)zone
{
 if (NSMutableArrayClass == Nil)
 NSMutableArrayClass = [NSMutableArray class];
 return [[NSMutableArrayClass alloc] initWithArray:self];
}

当调用copy方法时，实际上是执行了这里的copyWithZone:方法，在这个方法里面并没有创建新的对象，而只是持有了旧的对象，因此，对于不可变的数组对象，执行copy操作是浅拷贝。

当调用mutableCopy方法时，实际上是执行了这里的mutableCopyWithZone:方法，在这个方法里面，利用原来的数组对象，创建了一个新的可变数组对象，因此对于不可变的数组对象，执行mutableCopy操作是深拷贝。

在NSArray.m这个文件的第825行是NSMutableArray的实现。在第875行找到了copyWithZone:的实现，没有找到mutableCopyWithZone:的实现:

- (id)copyWithZone:(NSZone*)zone
{
 if (NSArrayClass == Nil)
 NSArrayClass = [NSArray class];
 return [[NSArrayClass alloc] initWithArray:self copyItems:YES];
}

当调用copy方法时，实际是调用了这里的copyWithZone:方法，在这个方法的实现里，是利用原来的可变数组创建了一个新的不可变数组，因此对可变数组执行copy操作是深拷贝。

当调用mutableCopy时，由于NSMutableArray本身没有实现mutableCopyWithZone:方法，所以会调用父类也就是NSArray类的实现，而通过上面我们也能看到NSArray的实现：利用原数组创建了一个新的可变数组，因此，对可变数组进行mutableCopy操作是深拷贝。

回答经典面试题

面试题：为什么NSString类型的成员变量的修饰属性用copy而不是strong呢？

首先要搞清楚的就是对NSString类型的成员变量用copy修饰和用strong修饰的区别。如果使用了copy修饰符，那么在给成员变量赋值的时候就会对被赋值的对象进行copy操作，然后再赋值给成员变量。如果使用的是strong修饰符，则不会执行copy操作，直接将被赋值的变量赋值给成员变量。

假设有一个NSString类型的成员变量string，对其进行赋值：

 NSString *testString = @"test";
 self.string = testString;

如果该成员变量是用copy修饰的，则等价于：

self.string = [testString copy];

如果是用strong修饰的，则没有copy操作：

self.string = testString;

知道了使用copy和strong的区别后，我们再来分析为什么要使用copy修饰符。先看一段代码：

 NSMutableString *mutableString = [[NSMutableString alloc] initWithString:@"test"];
 self.string = mutableString;
 NSLog(@"%@", self.string);
 [mutableString appendString:@"addstring"];
 NSLog(@"%@", self.string);

如果这里成员变量string是用strong修饰的话，打印结果就是：

2018-09-04 10:50:16.909998+0800 copytest[2856:78171] test
2018-09-04 10:50:16.910128+0800 copytest[2856:78171] testaddstring

很显然，当mutableString的值发生了改变后，string的值也随之发生改变，因为self.string = mutableString;这行代码实际上是执行了一次指针拷贝。string的值随mutableString的值的发生改变这显然不是我们想要的结果。

如果成员变量string是用copy修饰，打印结果就是：

2018-09-04 10:58:07.705373+0800 copytest[3024:84066] test
2018-09-04 10:58:07.705496+0800 copytest[3024:84066] test

这是因为使用copy修饰符后，self.string = mutableString;就等价于self.string = [mutableString copy];，也就是进行了一次深拷贝，所以mutableString的值再发生变化就不会影响到string的值。

回答面试题：

NSString类型的成员变量使用copy修饰而不是strong修饰是因为有时候赋给该成员变量的值是NSMutableString类型的，这时候如果修饰符是strong，那成员变量的值就会随着被赋值对象的值的变化而变化。若是用copy修饰，则对NSMutableString类型的值进行了一次深拷贝，成员变量的值就不会随着被赋值对象的值的改变而改变。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对脚本之家的支持。

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