iOS深拷貝與淺拷貝精講

前言

關于深拷貝與淺拷貝，一直以來都是面試官喜歡吃的菜，而經驗不足的求職者經常會進入誤區，不理解深拷貝與淺拷貝的實際性區別。

對于NSNumber和NSString、NSObject數據類型的對象，深拷貝與淺拷貝是一樣的。但是，對于集合類型（Array、Dictionary、Set）的拷貝就存在深拷貝與淺拷貝的區別了。

概念

對象拷貝有兩種方式：

• 淺復制
• 深復制。

顧名思義，淺復制并不拷貝對象本身而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。

看看能不能一圖以蔽之：

再簡單些說： 淺復制 就是指針拷貝； 深復制 就是內容拷貝。

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 = [someArraycopyWithZone:nil];
NSSet *shallowCopySet = [NSSetmutableCopyWithZone:nil];
NSDictionary *shallowCopyDict = [[NSDictionary alloc]initWithDictionary:someDictionarycopyItems:NO];
``
 
#集合的深復制 (deep copy)
 
集合的深復制有兩種方法。可以用 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，會在運行時出錯。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。

第二個方法是將集合進行歸檔(archive)，然后解檔(unarchive)，如：

 
NSArray *trueDeepCopyArray = [NSKeyedUnarchiverunarchiveObjectWithData:[NSKeyedArchiverarchivedDataWithRootObject:oldArray]];
 

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：

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。

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

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。下面先看個非集合類immutable對象拷貝的例子:

 
NSString *string = @"origin";
NSString *stringCopy = [stringcopy];
NSMutableString *stringMCopy = [stringmutableCopy];
 

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；

再看mutable對象拷貝例子

 
NSMutableString *string = [NSMutableStringstringWithString: @"origin"];
//copy
NSString *stringCopy = [stringcopy];
NSMutableString *mStringCopy = [stringcopy];
NSMutableString *stringMCopy = [stringmutableCopy];
//change value
[mStringCopyappendString:@"mm"]; //crash
[stringappendString:@" origion!"];
[stringMCopyappendString:@"!!"];
 

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：

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：

 
[immutableObjectcopy] // 淺復制
[immutableObjectmutableCopy] //深復制
[mutableObjectcopy] //深復制
[mutableObjectmutableCopy] //深復制
 

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 = [arraycopy];
NSMutableArray *mCopyArray = [arraymutableCopy];
 

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 = [NSMutableArrayarrayWithObjects:[NSMutableStringstringWithString:@"a"],@"b",@"c",nil];
NSArray *copyArray = [arraycopy];
NSMutableArray *mCopyArray = [arraymutableCopy];
 

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：

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：

 
[immutableObjectcopy] // 淺復制
[immutableObjectmutableCopy] //單層深復制
[mutableObjectcopy] //單層深復制
[mutableObjectmutableCopy] //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。

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
 

參考文檔

• [1] Apple Collections Programming Topics: Copying Collections
• [2] iPhone Dev：iOS開發之深拷貝與淺拷貝(mutableCopy與Copy)詳解
• [3] Blog：copy 與 mutableCopy

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