iOS 面试解析｜对深浅拷贝的理解

对深浅拷贝的理解

我们先要理解拷贝的目的：产生一个副本对象，跟源对象互不影响。

深拷贝和浅拷贝的区别

拷贝类型	拷贝方式	特点
深拷贝	内存拷贝，让副本对象指针和源对象指针指向 两片 内容相同的内存空间。	1. 不会增加被拷贝对象的引用计数；2. 产生了一个内存分配，出现了两块内存。
浅拷贝	指针拷贝，对内存地址的复制，让副本对象指针和源对象指针指向 同一片 内存空间。	1. 会增加被拷贝对象的引用计数；2. 没有进行新的内存分配。注意：如果是小对象如 NSString，可能通过 Tagged Pointer 来存储，没有引用计数。

简而言之：

• 深拷贝：内存拷贝，产生新对象，不增加被拷贝对象引用计数
• 浅拷贝：指针拷贝，不产生新对象，增加被拷贝对象引用计数，相当于执行了 retain
• 区别：1. 是否影响了引用计数；2. 是否开辟了新的内存空间

在 iOS 中对 mutable 对象与 immutable 对象进行 copy 与 mutableCopy 的结果

iOS 提供了 2 个拷贝方法：

• copy：不可变拷贝，产生不可变副本
• mutableCopy：可变拷贝，产生可变副本

对 mutable 对象与 immutable 对象进行 copy 与 mutableCopy 的结果：

源对象类型	拷贝方式	副本对象类型	拷贝类型（深/浅）
mutable 对象	copy	不可变	深拷贝
mutable 对象	mutableCopy	可变	深拷贝
immutable 对象	copy	不可变	浅拷贝
immutable 对象	mutableCopy	可变	深拷贝

注：这里的 immutable 对象与 mutable 对象指的是系统类 NSArray、NSDictionary、NSSet、NSString、NSData 与它们的可变版本如 NSMutableArray 等。

一个记忆技巧就是：对 immutable 对象进行 copy 操作是 浅拷贝，其它情况都是 深拷贝。

我们还可以根据拷贝的目的加深理解：

• 对 immutable 对象进行 copy 操作，产生 immutable 对象，因为源对象和副本对象都不可变，所以进行指针拷贝即可，节省内存
• 对 immutable 对象进行 mutableCopy 操作，产生 mutable 对象，对象类型不同，所以需要深拷贝
• 对 mutable 对象进行 copy 操作，产生 immutable 对象，对象类型不同，所以需要深拷贝
• 对 mutable 对象进行 mutableCopy 操作，产生 mutable 对象，为达到修改源对象或副本对象互不影响的目的，需要深拷贝

使用 copy、mutableCopy 对集合对象进行的深浅拷贝是针对集合对象本身的

使用 copy、mutableCopy 对集合对象（Array、Dictionary、Set）进行的深浅拷贝是针对集合对象本身的，对集合中的对象执行的默认都是浅拷贝。也就是说只拷贝集合对象本身，而不复制其中的数据。主要原因是，集合内的对象未必都能拷贝，而且调用者也未必想在拷贝集合时一并拷贝其中的每个对象。

如果想要深拷贝集合对象本身的同时，也对集合内容进行 copy 操作，可使用类似以下的方法，copyItems 传 YES。集合中的每个对象都会收到 copyWithZone: 消息，所以需要注意的是集合中的对象必须都符合 NSCopying 协议，否则会导致 Crash。

NSArray *deepCopyArray = [[NSArray alloc]initWithArray:someArray copyItems:YES];

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注：initWithArray:copyItems: 方法不是所有情况下都深拷贝集合对象本身的。如果执行 [[NSArray alloc]initWithArray:@[] copyItems:aBoolValue];，也就是源对象为不可变的空数组的话，对源对象本身执行的是浅拷贝，苹果对 @[] 使用了享元。

但是，如果集合中的对象的 copy 操作是浅拷贝，那么对于集合来说还不是真正意义上的深拷贝。比如，你需要对一个 NSArray<NSArray *> 对象进行真正的深拷贝，那么内层数组及其内容也应该执行深拷贝，可以对该集合对象进行 归档 然后 解档，只要集合中的对象都符合 NSCoding 协议。而且，使用这种方式，无论集合中存储的模型对象嵌套多少层，都可以实现深拷贝，但前提是嵌套的子模型也需要符合 NSCoding 协议才行，否则会导致 Crash。

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

需要注意的是，使用 initWithArray:copyItems: 并将 copyItems 传 YES 时，生成的副本集合对象中的对象（下一个级别）是不可变的，所有更深的级别都具有它们以前的可变性。比如以下代码将 Crash。

NSArray *oldArray = @[@[].mutableCopy];
NSArray *deepCopyArray = [[NSArray alloc] initWithArray:oldArray copyItems:YES];
NSMutableArray *mArray = deepCopyArray[0]; // deepCopyArray[0] 已经被深拷贝为 NSArray 对象
[mArray addObject:@""]; // Crash

而 归档解档集合 的方式会保留所有级别的可变性，就像以前一样。

实现对自定义对象的拷贝

如果想要实现对自定义对象的拷贝，需要遵守 NSCopying 协议，并实现 copyWithZone: 方法。

• 如果要浅拷贝，copyWithZone: 方法就返回当前对象：return self；
• 如果要深拷贝，copyWithZone: 方法中就创建新对象，并给希望拷贝的属性赋值，然后将其返回。如果有嵌套的子模型也需要深拷贝，那么子模型也需符合 NSCopying 协议，且在属性赋值时调用子模型的 copy 方法，以此类推。

如果自定义对象支持可变拷贝和不可变拷贝，那么还需要遵守 NSMutableCopying 协议，并实现 mutableCopyWithZone: 方法，返回可变副本。而 copyWithZone: 方法返回不可变副本。使用方可根据需要调用该对象的 copy 或 mutableCopy 方法来进行不可变拷贝或可变拷贝。

以下代码会出现什么问题？

@interface Model : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSMutableArray *array;
@end

不论赋值过来的是 NSMutableArray 还是 NSArray 对象，进行 copy 操作后都是 NSArray 对象（深拷贝）。由于属性被声明为 NSMutableArray 类型，就不可避免的会有调用方去调用它的添加对象、移除对象等一些方法，此时由于 copy 的结果是 NSArray 对象，所以就会导致 Crash。

• 底层相关的面试文章（https://github.com/iOS-Mayday/heji）

• 简历指导和常见算法（https://github.com/iOS-Mayday/iOS-Interview-Strategy）

• 面试基础
  iOS面试基础知识 （一）
  https://github.com/iOS-Mayday/heji
  iOS面试基础知识 （二）
  https://github.com/iOS-Mayday/heji
  iOS面试基础知识 （三）
  https://github.com/iOS-Mayday/heji
  iOS面试基础知识 （四）
  https://github.com/iOS-Mayday/heji
  iOS面试基础知识 （五）
  https://github.com/iOS-Mayday/heji