iOS 集合的深复制与浅复制

概念

对象拷贝有两种方式:浅复制和深复制。顾名思义,浅复制,并不拷贝对象本身,仅仅是拷贝指向对象的指针;深复制是直接拷贝整个对象内存到另一块内存中。

一图以蔽之

图片

再简单些说:浅复制就是指针拷贝;深复制就是内容拷贝。

集合的浅复制 (shallow copy)

集合的浅复制有非常多种方法。当你进行浅复制时,会向原始的集合发送retain消息,引用计数加1,同时指针被拷贝到新的集合。

现在让我们看一些浅复制的例子:

集合的深复制 (deep copy)

集合的深复制有两种方法。可以用 initWithArray:copyItems: 将第二个参数设置为YES即可深复制,如

如果你用这种方法深复制,集合里的每个对象都会收到 copyWithZone: 消息。如果集合里的对象遵循 NSCopying 协议,那么对象就会被深复制到新的集合。如果对象没有遵循 NSCopying 协议,而尝试用这种方法进行深复制,会在运行时出错。copyWithZone: 这种拷贝方式只能够提供一层内存拷贝(one-level-deep copy),而非真正的深复制。

第二个方法是将集合进行归档(archive),然后解档(unarchive),如:

集合的单层深复制 (one-level-deep copy)

看到这里,有同学会问:如果在多层数组中,对第一层进行内容拷贝,其它层进行指针拷贝,这种情况是属于深复制,还是浅复制?对此,苹果官网文档有这样一句话描述

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…

从文中可以看出,苹果认为这种复制不是真正的深复制,而是将其称为单层深复制(one-level-deep copy)。因此,网上有人对浅复制、深复制、单层深复制做了概念区分。

  • 浅复制(shallow copy):在浅复制操作时,对于被复制对象的每一层都是指针复制。
  • 深复制(one-level-deep copy):在深复制操作时,对于被复制对象,至少有一层是深复制。
  • 完全复制(real-deep copy):在完全复制操作时,对于被复制对象的每一层都是对象复制。

当然,这些都是概念性的东西,没有必要纠结于此。只要知道进行拷贝操作时,被拷贝的是指针还是内容即可。


系统对象的copy与mutableCopy方法

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

  • copy返回imutable对象;所以,如果对copy返回值使用mutable对象接口就会crash;
  • mutableCopy返回mutable对象;

下面将针对非集合类对象和集合类对象的copy和mutableCopy方法进行具体的阐述

1、非集合类对象的copy与mutableCopy

系统非集合类对象指的是 NSString, NSNumber … 之类的对象。下面先看个非集合类immutable对象拷贝的例子

通过查看内存,可以看到 stringCopy 和 string 的地址是一样,进行了指针拷贝;而 stringMCopy 的地址和 string 不一样,进行了内容拷贝;

再看mutable对象拷贝例子

运行以上代码,会在第7行crash,原因就是 copy 返回的对象是 immutable 对象。注释第7行后再运行,查看内存,发现 string、stringCopy、mStringCopy、stringMCopy 四个对象的内存地址都不一样,说明此时都是做内容拷贝。

综上两个例子,我们可以得出结论:

在非集合类对象中:对immutable对象进行copy操作,是指针复制,mutableCopy操作时内容复制;对mutable对象进行copy和mutableCopy都是内容复制。用代码简单表示如下:

  • [immutableObject copy] // 浅复制
  • [immutableObject mutableCopy] //深复制
  • [mutableObject copy] //深复制
  • [mutableObject mutableCopy] //深复制

2、集合类对象的copy与mutableCopy

集合类对象是指NSArray、NSDictionary、NSSet … 之类的对象。下面先看集合类immutable对象使用copy和mutableCopy的一个例子:

查看内容,可以看到copyArray和array的地址是一样的,而mCopyArray和array的地址是不同的。说明copy操作进行了指针拷贝,mutableCopy进行了内容拷贝。但需要强调的是:此处的内容拷贝,仅仅是拷贝array这个对象,array集合内部的元素仍然是指针拷贝。这和上面的非集合immutable对象的拷贝还是挺相似的,那么mutable对象的拷贝会不会类似呢?我们继续往下,看mutable对象拷贝的例子:

查看内存,如我们所料,copyArray、mCopyArray和array的内存地址都不一样,说明copyArray、mCopyArray都对array进行了内容拷贝。同样,我们可以得出结论:

在集合类对象中,对immutable对象进行copy,是指针复制,mutableCopy是内容复制;对mutable对象进行copy和mutableCopy都是内容复制。但是:集合对象的内容复制仅限于对象本身,对象元素仍然是指针复制。用代码简单表示如下:

  • [immutableObject copy] // 浅复制
  • [immutableObject mutableCopy] //单层深复制
  • [mutableObject copy] //单层深复制
  • [mutableObject mutableCopy] //单层深复制

这个代码结论和非集合类的非常相似。

这时候,是不是有人要问了,如果要对集合对象复制元素怎么办?有这疑问的同学不妨回头看看集合的深复制

好了,深复制与浅复制就讲到这里。


最后说个题外的东西,在搜集资料的过程中,发现一个有可能犯错的点

上面这段代码,在执行第二行代码后,内存地址发生了变化。乍一看,有点意外。按照 C 语言的经验,初始化一个字符串之后,字符串的首地址就被确定下来,不管之后如何修改字符串内容,这个地址都不会改变。但此处第二行并不是对 str 指向的内存地址重新赋值,因为赋值操作符左边的 str 是一个指针,也就是说此处修改的是内存地址。

所以第二行应该这样理解:将@”newStirng”当做一个新的对象,将这段对象的内存地址赋值给str。

我有如下的两个方法查看内存地址

  • p str 会打印对象本身的内存地址和对象内容

  • po &str 则打印的是引用对象的指针所在的地址

参考文档

[1] Apple Collections Programming Topics: Copying Collections
[2] iPhone Dev:iOS开发之深拷贝与浅拷贝(mutableCopy与Copy)详解 (博文可能有纰漏,童鞋仔细阅读亲自验证)
[3] Blog:copy 与 mutableCopy

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