iOS开发——深拷贝与浅拷贝详解

Posted 2020-07-31 乞力马扎罗的雪CYF

       深拷贝和浅拷贝这个问题在面试中常常被问到，而在实际开发中，只要稍有不慎，就会在这里出现问题。尤其对于初学者来说，我们有必要来好好研究下这个概念。我会以实际代码来演示，相关示例代码上传至 这里 。

      首先通过一句话来解释：深拷贝就是内容拷贝，浅拷贝就是指针拷贝。

       深拷贝就是拷贝出和原来仅仅是值一样，但是内存地址完全不一样的新的对象，创建后和原对象没有任何关系。浅拷贝就是拷贝指向原来对象的指针，使原对象的引用计数+1，可以理解为创建了一个指向原对象的新指针而已，并没有创建一个全新的对象。

（1）非容器类对象的深拷贝、浅拷贝

 // 字符串是直接赋值的，右侧如果是copy,那么就是浅拷贝；右侧如果是mutableCopy,那么就是深拷贝。
    NSString *string1 = @"helloworld";
    NSString *string2 = [string1 copy]; // 浅拷贝
    NSString *string3 = [string1 mutableCopy]; // 深拷贝
    NSMutableString *string4 = [string1 copy]; // 浅拷贝
    NSMutableString *string5 = [string1 mutableCopy]; // 深拷贝

    NSLog(@"string1 = %d;string2 = %d",string1,string2);
    NSLog(@"string1 = %d;string3 = %d",string1,string3);
    NSLog(@"string1 = %d;string4 = %d",string1,string4);
    NSLog(@"string1 = %d;string5 = %d",string1,string5);

打印结果如下：

。

      我这里用%d格式化打印出字符串对象的内存地址。我这里主要通过内存地址来判断是深拷贝还是浅拷贝，在该案例中，无论是深拷贝还是浅拷贝，字符串对象的值都是一样的，所以暂且就不打印值了，而只打印地址。这里的原字符串是直接赋值的，可以发现，右侧如果使用copy，那么打印出的内存地址是一样的，表示是浅拷贝，只拷贝出了指向原对象的指针，没有创建出新的对象。如果右侧使用mutableCopy，那么打印出的不一样的内存地址，表示创建了一个新的对象，是深拷贝。

     简单说明一下什么是非容器类对象，像NSString，NSNumber这些不能包含其他对象的叫做非容器类。如NSArray和NSDictionary可以容纳其他对象的叫做容器类对象。

做一个小小的总结：

-- 浅拷贝类似retain，引用计数对象+1.创建一个指针；

-- 深拷贝是真正意义上的拷贝，是创建一个新对象。copy属性表示两个对象内容相同，新的对象retain为1，与原对象的引用计数无关，原对象没有改变。copy减少对象对上下文的依赖。

-- retain属性表示两个对象地址相同（建立一个指针，指针拷贝），内容当然相同，这个对象的retain值+1.也就是说，retain是指针拷贝，copy是内容拷贝。

（2）改变字符串的创建方式，使用stringWithFormat创建字符串，而不是直接赋值

 // 结果同上。右侧如果是copy,那么就是浅拷贝；右侧如果是mutableCopy,那么就是深拷贝。
    NSString *string1 = [NSString stringWithFormat:@"helloworld"];
    NSString *string2 = [string1 copy]; // 浅拷贝
    NSString *string3 = [string1 mutableCopy]; // 深拷贝
    NSMutableString *string4 = [string1 copy]; // 浅拷贝
    NSMutableString *string5 = [string1 mutableCopy]; // 深拷贝

    NSLog(@"string1 = %d;string2 = %d",string1,string2);
    NSLog(@"string1 = %d;string3 = %d",string1,string3);
    NSLog(@"string1 = %d;string4 = %d",string1,string4);
    NSLog(@"string1 = %d;string5 = %d",string1,string5);

打印结果如下：

。

结果同（1）。因为都是不可变字符串，创建方式并不影响拷贝方式。所以可以得出结论，对于字符串这类非容器类对象，copy是浅拷贝，mutable是深拷贝。

（3）以上测试的都是不可变字符串，这里来尝试下可变字符串

 // 如果是一个MutableString，那么无论是copy，mutableCopy，都会创建一个新对象。
    NSMutableString *string1 = [NSMutableString stringWithString:@"helloworld"];
    NSString *string2 = [string1 copy]; // 深拷贝
    NSString *string3 = [string1 mutableCopy]; // 深拷贝
    NSMutableString *string4 = [string1 copy]; // 深拷贝
    NSMutableString *string5 = [string1 mutableCopy]; // 深拷贝

    NSLog(@"string1 = %d;string2 = %d",string1,string2);
    NSLog(@"string1 = %d;string3 = %d",string1,string3);
    NSLog(@"string1 = %d;string4 = %d",string1,string4);
    NSLog(@"string1 = %d;string5 = %d",string1,string5);

打印结果如下：

。

   可以看到，对于MutableString，右侧无论是copy还是mutableCopy，都会创建一个新对象，都是属于深拷贝。

现在我们对以上代码做一点修改：

 // 如果是一个MutableString，那么无论是copy，mutableCopy，都会创建一个新对象。
    NSMutableString *string1 = [NSMutableString stringWithString:@"helloworld"];
    NSString *string2 = [string1 copy]; // 深拷贝
    NSString *string3 = [string1 mutableCopy]; // 深拷贝
    NSMutableString *string4 = [string1 copy]; // 深拷贝
    NSMutableString *string5 = [string1 mutableCopy]; // 深拷贝

    NSLog(@"string1 = %d;string2 = %d",string1,string2);
    NSLog(@"string1 = %d;string3 = %d",string1,string3);
    NSLog(@"string1 = %d;string4 = %d",string1,string4);
    NSLog(@"string1 = %d;string5 = %d",string1,string5);

    // 增加以下代码
    [string4 appendString:@"MMMMMM"];
    [string5 appendString:@"11111"];

    NSLog(@"string4 = %@",string4);
    NSLog(@"string5 = %@",string5);

我增加了四行代码，我想要检验一下对一个可变字符串执行copy和mutableCopy后，返回的字符串是否可变。同时为了检验在哪一行出现crash，我提前打一个异常断点。对于NSMutableString有appendString方法，而NSString没有appendString方法，所以这种检验应该是没有问题的。运行代码后，会在[string4 apendString:@“MMMMM”];这一行出现崩溃。经过实际测试，可得出以下结论：

-- 对于可变对象的复制，都是深拷贝；

-- 可变对象copy后返回的对象是不可变的，mutableCopy后返回的对象是可变的。

（4）我们上面提到的都是系统类，如果是我们自定义的类，复制结果又是怎样呢？我下面定义一个Person类，实现如下：

Person.h

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Person : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) NSInteger age;

@end

Person.m

#import "Person.h"

@interface Person()<NSCopying, NSMutableCopying>

@end

@implementation Person

// 对应copy方法
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
    Person *person = [[Person allocWithZone:zone] init];
    person.name = self.name; // 这里的self就是被copy的对象
    person.age = self.age;
    return person;
}

- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone
{
    Person *person = [[Person allocWithZone:zone] init];
    person.name = self.name;
    person.age = self.age;
    return person;
}


@end

       首先声明一下为什么要实现上述的copyWithZone和mutableCopyWithZone方法？其实在ios中并不是所有的对象都支持copy、mutableCopy方法，只有遵守NSCopying协议的类可以发送copy消息，遵守NSMutableCopying协议的类才可以发送mutableCopy消息，否则就会崩溃。我们可以非常方便的使用系统类中的copy,mutableCopy方法，是因为这些系统类本身就实现了NSCopying,NSMutableCopy协议，大家可以进入接口文档进行查看。

然后编写测试代码如下：

// Person类必须实现copyWithZone和mutableCopyWithZone方法。
    Person *person = [[Person alloc] init];
    person.name = @"Jack";
    person.age = 23;

    Person *copyPerson = [person copy]; // 深拷贝
    Person *mutableCopyPerson = [person mutableCopy]; // 深拷贝
    NSLog(@"person = %d;copyPerson = %d",person,copyPerson);
    NSLog(@"person = %d;mutableCopyPerson = %d",person,mutableCopyPerson);

打印结果如下：

。

可以看到无论是用copy还是mutableCopy，复制后都创建了一个新的对象。为什么呢？因为我们本来就在copyWithZone: ，mutableCopyWithZone方法中创建了一个新对象啊，所以一点都不奇怪。

（5）从上述（4）中可以看到我的Person自定义对象在copy后是创建了一个全新的对象，那么这个对象中的属性呢？这些属性是深拷贝还是浅拷贝呢？

 NSMutableString *otherName = [[NSMutableString alloc] initWithString:@"Jack"];
    Person *person = [[Person alloc] init];
    person.name = otherName;
    person.age = 23;

    [otherName appendString:@" and Mary"];
    NSLog(@"person.name = %@",person.name);

打印结果如下：

。

打印的结果是"Jack"，而不是”Jack and Mary“. 说明在执行person.name = otherName;的时候是重新创建了一个字符串。但是请大家注意，这里我name的属性修饰符是copy，如果把copy改成strong会变成怎么样呢？

      对，没错，name改为strong后答案就是”Jack and Mary“。所以在这里我们可以得出以下小小的结论：

-- 因为这里的otherName是可变的，person.name的属性是copy，所以创建了新的字符串，属于深拷贝；

-- 如果person.name设置为strong，那么就是浅拷贝。因为strong会持有原来的对象，使原来的对象的引用计数+1，其实就是指针拷贝。

-- 当然，这里用strong还是copy，取决于实际需求。

（6）与上面（5）类似，我现在修改代码如下：

NSString *otherName = @"jack";
    Person *person = [[Person alloc] init];
    person.name = otherName;
    person.age = 23;

    NSLog(@"othername = %d;person.name = %d",otherName,person.name);

其实这里很好理解，无论person.name是strong还是copy，都是指针拷贝。指向的都是otherName的内存地址。

现修改代码如下：

 NSString *otherName = @"jack";
    Person *person = [[Person alloc] init];
    person.name = [otherName copy];
    person.age = 23;

    NSLog(@"othername = %d;person.name = %d",otherName,person.name);

同样的，无论person.name是strong还是copy，都是指针拷贝。指向的都是otherName的内存地址。因为对不可变对象执行copy一般都是浅拷贝，这没问题。

再次修改代码如下：

 NSString *otherName = @"jack";
    Person *person = [[Person alloc] init];
    person.name = [otherName mutableCopy];
    person.age = 23;

    NSLog(@"othername = %d;person.name = %d",otherName,person.name);

无论person.name是strong还是copy，都是内容拷贝。创建一个全新的对象。因为对不可变对象执行mutableCopy一般都是深拷贝，也没问题。

（7）讲了这么多非容器对象，最后我们来讲讲容器对象Array。先讲不可变的容器对象

 NSArray *array01 = [NSArray arrayWithObjects:@"a",@"b",@"c", nil];
    NSArray *copyArray01 = [array01 copy];
    NSMutableArray *mutableCopyArray01 = [array01 mutableCopy];
    NSLog(@"array01 = %d,copyArray01 = %d",array01,copyArray01);
    NSLog(@"array01 = %d,mutableCopyArray01 = %d",array01,mutableCopyArray01);


    NSLog(@"array01[0] = %d,array01[1] = %d,array01[2] = %d",array01[0],array01[1],array01[2]);
    NSLog(@"copyArray01[0] = %d,copyArray01[1] = %d,copyArray01[2] = %d",copyArray01[0],copyArray01[1],copyArray01[2]);
    NSLog(@"mutableCopyArray01[0] = %d,mutableCopyArray01[1] = %d,mutableCopyArray01[2] = %d",mutableCopyArray01[0],mutableCopyArray01[1],mutableCopyArray01[2]);

打印结果如下：

。

我们可以得出以下结论：

-- copyArray01和array01指向的是同一个对象，包括里面的元素也是指向相同的指针。

-- mutableCopyArray01和array01指向的是不同的对象，但是里面的元素指向相同的对象，mutableCopyArray01可以修改自己的对象。

-- copyArray01是对array01的指针复制（浅复制），而mutableCopyArray01是内容复制。

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------打个分割线

上面的是不可变容器NSArray，这里测试下可变容器NSMutableArray：

NSMutableArray *array01 = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"a",@"b",@"c", nil];
    NSArray *copyArray01 = [array01 copy];
    NSMutableArray *mutableCopyArray01 = [array01 mutableCopy];
    NSLog(@"array01 = %d,copyArray01 = %d",array01,copyArray01);
    NSLog(@"array01 = %d,mutableCopyArray01 = %d",array01,mutableCopyArray01);


    NSLog(@"array01[0] = %d,array01[1] = %d,array01[2] = %d",array01[0],array01[1],array01[2]);
    NSLog(@"copyArray01[0] = %d,copyArray01[1] = %d,copyArray01[2] = %d",copyArray01[0],copyArray01[1],copyArray01[2]);
    NSLog(@"mutableCopyArray01[0] = %d,mutableCopyArray01[1] = %d,mutableCopyArray01[2] = %d",mutableCopyArray01[0],mutableCopyArray01[1],mutableCopyArray01[2]);

打印的结果如下：

。

可得结论如下：

-- 容器对象和非容器对象类似，可变对象复制（copy，mutableCopy）的都是一个新对象;不可变对象copy是浅复制，mutableCopy是深复制。

-- 对于容器而言，元素对象始终是指针复制。

      以上涉及的也只是一部分，想要对深拷贝、浅拷贝有更为深入的了解，必须首先要对内存管理较为熟悉，然后在实际开发中不断去实践，才会随心所欲。