Copying Collections 概念

拷貝的方式有兩種：淺拷貝和深拷貝。 從字面意思理解，淺拷貝，只是拷貝了物件的指標，而不是拷貝物件本身。 深拷貝，是直接拷貝整個物件的記憶體到另一塊記憶體中。

如下圖所示：左側是淺拷貝，右側是深拷貝

從圖上也能簡單這樣認為：淺拷貝就是拷貝物件的指標，深拷貝就是拷貝物件本身。

shallow copy 淺拷貝

淺拷貝有很多中方法，當你進行淺拷貝時，會向原始的集合傳送retain訊息，這時引用計數就會 +1 ，同時指標就被拷貝到新的集合中去。

下面是一個實現淺拷貝的例子：

NSArray *shallowCopyArray = [someArray copyWithZone:nil
 
];
NSDictionary *shallowCopyDict = [[NSDictionary alloc] initWithDictionary:someDictionary copyItems:NO];

deep copy 深拷貝

集合的深拷貝有兩種方法。可以用 initWithArray:copyItems: 將第二個引數設定為YES即可深拷貝，如：

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

如果你用這種方法深拷貝，集合裡的每個物件都會收到 copyWithZone: 訊息。如果集合裡的物件都遵循 NSCopying 協議，那麼物件就會被深拷貝到新的集合。如果物件沒有遵循 NSCopying 協議，而嘗試用這種方法進行深拷貝，會在執行時出錯。copyWithZone: 這種拷貝方式只能夠提供一層記憶體拷貝(one-level-deep copy)，而非真正的深拷貝。

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

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

one-level-deep copy 集合的單層深拷貝

有人可能會問：如果在多層陣列中，對第一層進行內容拷貝，其它層進行指標拷貝，這種情況是屬於深拷貝，還是淺拷貝？對此，蘋果官網文件有這樣一句話描述：

This kind of copy is only capable of producing a one-level-deep copy.
If you only need a one-level-deep copy, you can explicitly call for one as in Listing 2.

從文中可以看出，蘋果認為這種拷貝不是真正的深拷貝，而是將其稱為單層深拷貝(one-level-deep copy)。因此，網上有人對淺拷貝、深拷貝、單層深拷貝做了概念區分。

• 淺拷貝(shallow copy)：在淺拷貝操作時，對於被拷貝物件的每一層都是指標拷貝。
• 深拷貝(one-level-deep copy)：在深拷貝操作時，對於被拷貝物件，至少有一層是深拷貝。
• 完全拷貝(real-deep copy)：在完全拷貝操作時，對於被拷貝物件的每一層都是物件拷貝

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

系統物件的copy與mutableCopy方法

不管是集合類物件，還是非集合類物件，接收到copy和mutableCopy訊息時，都遵循以下準則：

• copy返回imutable物件；所以，如果對copy返回值使用mutable物件介面就會crash；
• mutableCopy返回mutable物件；

下面將針對非集合類物件和集合類物件的copy和mutableCopy方法進行具體的闡述

1、非集合類物件的copy與mutableCopy

系統非集合類物件指的是 NSString, NSNumber ... 之類的物件。下面先看個非集合類immutable物件拷貝的例子

NSString *string = @"origin";
NSString *stringCopy = [string copy];
NSMutableString *stringMCopy = [string mutableCopy];

通過檢視記憶體，可以看到 stringCopy 和 string 的地址是一樣，進行了指標拷貝；而 stringMCopy 的地址和 string 不一樣，進行了內容拷貝；

再看mutable物件拷貝例子

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:@"!!"];

執行以上程式碼，會在第7行crash，原因就是 copy 返回的物件是 immutable 物件。註釋第7行後再執行，檢視記憶體，發現 string、stringCopy、mStringCopy、stringMCopy 四個物件的記憶體地址都不一樣，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：

在非集合類物件中：對immutable物件進行copy操作，是指標拷貝，mutableCopy操作時內容拷貝；對mutable物件進行copy和mutableCopy都是內容拷貝。用程式碼簡單表示如下：

[immutableObject copy] // 淺拷貝
[immutableObject mutableCopy] //深拷貝
[mutableObject copy] //深拷貝
[mutableObject mutableCopy] //深拷貝

2、集合類物件的copy與mutableCopy

集合類物件是指NSArray、NSDictionary、NSSet ... 之類的物件。下面先看集合類immutable物件使用copy和mutableCopy的一個例子：

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

檢視內容，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操作進行了指標拷貝，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這個物件，array集合內部的元素仍然是指標拷貝。這和上面的非集合immutable物件的拷貝還是挺相似的，那麼mutable物件的拷貝會不會類似呢？我們繼續往下，看mutable物件拷貝的例子：

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

檢視記憶體，如我們所料，copyArray、mCopyArray和array的記憶體地址都不一樣，說明copyArray、mCopyArray都對array進行了內容拷貝。同樣，我們可以得出結論：

在集合類物件中，對immutable物件進行copy，是指標拷貝，mutableCopy是內容拷貝；對mutable物件進行copy和mutableCopy都是內容拷貝。但是：集合物件的內容拷貝僅限於物件本身，物件元素仍然是指標拷貝。用程式碼簡單表示如下：

[immutableObject copy] // 淺拷貝
[immutableObject mutableCopy] //單層深拷貝
[mutableObject copy] //單層深拷貝
[mutableObject mutableCopy] //單層深拷貝

這個程式碼結論和非集合類的非常相似。

這時候，是不是有人要問了，如果要對集合物件拷貝元素怎麼辦？有這疑問的同學不妨回頭看看集合的深拷貝。

好了，深拷貝與淺拷貝就講到這裡。

最後說個題外的東西，在蒐集資料的過程中，發現一個有可能犯錯的點

NSString *str = @"string";
str = @"newString";

上面這段程式碼，在執行第二行程式碼後，記憶體地址發生了變化。乍一看，有點意外。按照 C 語言的經驗，初始化一個字串之後，字串的首地址就被確定下來，不管之後如何修改字串內容，這個地址都不會改變。但此處第二行並不是對 str 指向的記憶體地址重新賦值，因為賦值操作符左邊的 str 是一個指標，也就是說此處修改的是記憶體地址。

所以第二行應該這樣理解：將@"newStirng"當做一個新的物件，將這段物件的記憶體地址賦值給str。

我有如下的兩個方法檢視記憶體地址

• p str 會列印物件本身的記憶體地址和物件內容

  (lldb) p str
  (NSString *) $0 = 0x000000010c913680 @"a"

• po &str 則列印的是引用物件的指標所在的地址

  (lldb) po &str
  0x00007fff532fb6c0

參考文件