iOS开发之深复制和浅复制

概述

• 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
  直接拷贝整个对象内存到另一块内存中。

无论是深复制还是浅复制，被复制的对象都会被复制一份。浅复制只是复制指针，而深复制除了复制指针外，还会复制指针指向的内容。如下图所示：

copy 与 mutableCopy

不论是集合类对象，还是非集合类对象，接受到copy和mutableCopy消息时，都会循序一下准则。

• copy返回immutable对象。如果对copy返回值使用mutable对象接口，就会crash。
• mutableCopy返回mutable对象。

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。下面来看一个例子：

// 不可变对象复制
NSString *str = @"haha";
NSString *strCopy = [str copy];
NSMutableString *strMCopy = [str mutableCopy];

NSLog(@"%p", str);
NSLog(@"%p", strCopy);
NSLog(@"%p", strMCopy);

---------------------------------输出---------------------------------
2018-04-09 18:21:08.339512+0800 copyTest[42882:16259329] 0x10314b078
2018-04-09 18:21:08.339685+0800 copyTest[42882:16259329] 0x10314b078
2018-04-09 18:21:08.339757+0800 copyTest[42882:16259329] 0x60c0002568c0

我们可以看到，strCopy和str的地址一样，说明进行了指针复制，而strMCopy和str地址不一样，说明进行了内容复制。

// 可变对象复制
NSMutableString *mStr = [NSMutableString stringWithString:@"hahaha"];
NSString *mStrCopy = [mStr copy];
NSString *mStrMCopy = [mStr mutableCopy];

NSLog(@"%p", mStr);
NSLog(@"%p", mStrCopy);
NSLog(@"%p", mStrMCopy);

---------------------------------输出---------------------------------
2018-04-09 18:21:08.339932+0800 copyTest[42882:16259329] 0x60800005d100
2018-04-09 18:21:08.340003+0800 copyTest[42882:16259329] 0xa006168616861686
2018-04-09 18:21:08.340051+0800 copyTest[42882:16259329] 0x608000241020

此时mStr，mstrCopy和mStrMCopy返回的对象内存地址都不一样，说明进行了内容复制。

可以总结为以下情况：

[immutableObject copy] 浅复制，不可变对象copy后，生成不可变对象，依然无法修改，指针指向同一块内存。
[immutableObject mutableCopy] 深复制，不可变对象mutableCopy后，生成可变对象，可以修改，指针指向不同内存。
[mutableObject copy] 深复制，可变对象copy后，生成不可变对象，变成无法修改，指针指向不同内存。
[mutableObject mutableCopy] 深复制，可变对象mutableCopy后，生成可变对象，可以修改，指针指向不同内存。

集合类对象的 copy 与 mutableCopy

集合类对象是指NSArray、NSDictionary、NSSet之类的对象。下面来看一个例子：

// 不可变对象复制
NSArray *array1 = @[@1, @"asdas"];

NSArray *array1Copy = [array1 copy];
NSMutableArray *array1MCopy = [array1 mutableCopy];

NSLog(@"%p", array1);
NSLog(@"%p", array1Copy);
NSLog(@"%p", array1MCopy);
---------------------------------输出---------------------------------
2018-04-09 18:33:17.954789+0800 copyTest[42935:16321517] 0x604000030160
2018-04-09 18:33:17.954860+0800 copyTest[42935:16321517] 0x604000030160
2018-04-09 18:33:17.954935+0800 copyTest[42935:16321517] 0x60400004aad0

可以看到array1和array1Copy内存地址是一样的，而array1和array1MCopy内存地址是不一样的。说明copy进行了指针复制，而mutableCopy进行了内容复制。

// 可变对象复制
NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
[array addObject:@2];

NSArray *arrayCopy = [array copy];
NSMutableArray *arrayMCopy = [array mutableCopy];

NSLog(@"%p", array);
NSLog(@"%p", arrayCopy);
NSLog(@"%p", arrayMCopy);

---------------------------------输出---------------------------------
2018-04-09 18:33:17.954271+0800  copyTest[42935:16321517] 0x60400004ab30
2018-04-09 18:33:17.954446+0800  copyTest[42935:16321517] 0x6040000065a0
2018-04-09 18:33:17.954526+0800  copyTest[42935:16321517] 0x60400004ab60

此时array，arrayCopy和arrayMCopy返回的对象内存地址都不一样，说明进行了内容复制。
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。

  [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。但是如果要对集合中的对象复制元素怎么办？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, you can explicitly call for one as in Listing 2

Listing 2 Making a deep copy:
NSArray *deepCopyArray=[[NSArray alloc] initWithArray:someArray copyItems:YES];

对于集合类型的对象，将 initWithArray:copyItems:第二个参数设置成YES时，会对集合内每一个元素发送copyWithZone:消息，元素进行复制，但是对于元素中指针类型的成员变量，依然是浅拷贝，因此这种拷贝被称为单层深拷贝（one-level-deep copy）。

如何进行深复制呢？

如果想进行完全的深复制，可以先通过NSKeyedArchiver将对象归档，再通过 NSKeyedUnarchiver 将对象解归档。由于在归档时，对象中每个成员变量都会收到 encodeWithCoder:消息，相当于将对象所有的数据均序列化保存到磁盘上（可以看成换了种数据格式的复制），再通过initWithCoder:解归档时，就将拷贝过的数据经过转换后读取出来，深复制。

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

小结

• 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。

补充

NSString *str = @"string";
NSLog(@"%p", str);

str = @"newString";
NSLog(@"%p", str);
---------------------------------输出---------------------------------
2018-04-09 18:47:58.582265+0800 copyTest[43000:16423995] 0x10c96d158
2018-04-09 18:47:58.582298+0800 copyTest[43000:16423995] 0x10c96d178

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。