前言
前面了解的属性修饰关键词strong和weak，然后现在就来看看copy这个关键字是怎么实现的。在objc-accessor.mm文件的源代码中，关于copy这个关键字的，是objc_copyStruct和objc_copyCppObjectAtomic则两个函数，从函数名就可以看出，一个是对结构体的拷贝，另外一个是对对象的拷贝。具体如下：
/**
对结构体进行拷贝
src：源指针
dest：目标指针
size：大小
atomic：是否是原子操作
hasStrong：是否是strong修饰的。在源代码中并没有使用到hasStrong参数
*/
void objc_copyStruct(void *dest, const void *src, ptrdiff_t size, BOOL atomic, BOOL hasStrong __unused) {
spinlock_t *srcLock = nil;
spinlock_t *dstLock = nil;
//如果是原子操作，则加锁
if (atomic) {
srcLock = &StructLocks[src];
dstLock = &StructLocks[dest];
spinlock_t::lockTwo(srcLock, dstLock);
}
//实际的拷贝操作
memmove(dest, src, size);
//解锁
if (atomic) {
spinlock_t::unlockTwo(srcLock, dstLock);
}
}
/**
对对象进行拷贝
src：源指针
dest：目标指针
copyHelper：对对象进行实际拷贝的函数指针，参数是src和dest
*/
void objc_copyCppObjectAtomic(void *dest, const void *src, void (*copyHelper) (void *dest, const void *source)) {
//获取源指针的对象锁
spinlock_t *srcLock = &CppObjectLocks[src];
//获取目标指针的对象锁
spinlock_t *dstLock = &CppObjectLocks[dest];
//对源对象和目标对象进行上锁
spinlock_t::lockTwo(srcLock, dstLock);
//调用函数指针对应的函数进行实际的拷贝操作
copyHelper(dest, src);
//解锁
spinlock_t::unlockTwo(srcLock, dstLock);
}
从上面则两个函数可以看出来，对结构体的拷贝，就是对结构体指针指向的内存进行拷贝即可；而对对象的拷贝就较为复杂了，通过从参数传入的函数指针来执行实际的拷贝操作，在这一层并没有具体的实现。而且，对象拷贝过程，都会对源对象和目标对象进行加锁，所以是线程安全的。
在objc4的runtime源代码，并没有对象拷贝的具体实现，Foundation.framework的源代码并没有开源，所以无法从Foundation的源代码上了解到copy的真正实现，但是CoreFoundation.framework是开源的，而且CoreFoundation和Foundation的对象是Toll-free bridge的，所以，对象的实现上也是一样的。那么可以从CoreFoundation的源代码进行了解也无差。
CFString
下面先拿CFString的源代码来分析一下。
CoreFoundation的源代码中，CFString.h暴露了CFStringCreateCopy和CFStringCreateMutableCopy进行copy和mutableCopy。
CFString的CFStringCreateCopy
下面是CFStringCreateCopy函数，对应是[str copy]函数的源代码分析：
/**
字符串的拷贝操作
*/
CFStringRef CFStringCreateCopy(CFAllocatorRef alloc, CFStringRef str) {
// CF_OBJC_FUNCDISPATCHV(__kCFStringTypeID, CFStringRef, (NSString *)str, copy);
//对传入的str进行类型提示
__CFAssertIsString(str);
if (!__CFStrIsMutable((CFStringRef)str) && //源字符串是immutable的
(
//使用的内存分配器是否一致
(alloc ? alloc : __CFGetDefaultAllocator()) == __CFGetAllocator(str)) &&
(
__CFStrIsInline((CFStringRef)str) ||//是内联的
__CFStrFreeContentsWhenDone((CFStringRef)str) ||//是string所持有
__CFStrIsConstant((CFStringRef)str)//或者是字符串常量
)
) {
//使用引用计数加一来代替真正的copy
if (!(kCFUseCollectableAllocator && (0))) CFRetain(str);
return str;
}
//下面就是mutable字符串和immutable另外情况的的拷贝操作了
//根据不同的位数获取字符串源数据
//调用__CFStringCreateImmutableFunnel3函数创建新的字符串
if (__CFStrIsEightBit((CFStringRef)str)) {
const uint8_t *contents = (const uint8_t *)__CFStrContents((CFStringRef)str);
return __CFStringCreateImmutableFunnel3(alloc, contents + __CFStrSkipAnyLengthByte((CFStringRef)str), __CFStrLength2((CFStringRef)str, contents), __CFStringGetEightBitStringEncoding(), false, false, false, false, false, ALLOCATORSFREEFUNC, 0);
} else {
const UniChar *contents = (const UniChar *)__CFStrContents((CFStringRef)str);
return __CFStringCreateImmutableFunnel3(alloc, contents, __CFStrLength2((CFStringRef)str, contents) * sizeof(UniChar), kCFStringEncodingUnicode, false, true, false, false, false, ALLOCATORSFREEFUNC, 0);
}
}
从CFStringCreateCopy函数的分析可以得到一下几点信息：
- CFStringCreateCopy函数和copy方法，返回的字符串是否返回新的对象，要看源字符串是immutable还是mutable的
- 如果源字符串是mutalbe的，必然会开辟一片新的内存，生成一个新的immutable对象返回
- 如果源字符串是immutable的，且是内联的、string所持有或者是常量，那么只对源CFStringRef对象引用计数加一
- __CFStringCreateImmutableFunnel3是CFString创建immutable对象的最终实现
CFString的CFStringCreateMutable
下面是mutableCopy的源码分析
//创建一个mutable的CFMutableStringRef对象
CFMutableStringRef CFStringCreateMutable(CFAllocatorRef alloc, CFIndex maxLength) {
return __CFStringCreateMutableFunnel(alloc, maxLength, __kCFNotInlineContentsDefaultFree);
}
//根据给定的字符串，进行mutableCopy操作
CFMutableStringRef CFStringCreateMutableCopy(CFAllocatorRef alloc, CFIndex maxLength, CFStringRef string) {
CFMutableStringRef newString;
// CF_OBJC_FUNCDISPATCHV(__kCFStringTypeID, CFMutableStringRef, (NSString *)string, mutableCopy);
__CFAssertIsString(string);
//创建一个CFMutableStringRef对象
newString = CFStringCreateMutable(alloc, maxLength);
//将源CFStringRef对象的内容，新创建的newString中
__CFStringReplace(newString, CFRangeMake(0, 0), string);
return newString;
}
根据源代码，CFStringCreateMutable函数的实现和CFStringCreateCopy函数不一样，不再判断来源的CFStringRef对象是否是mutable的还是immutalbe的，而是直接创建一个CFMutableStringRef对象，然后将源对象的内容拷贝到新对象中。所以，返回的都是一个新的对象。
集合（CFArray）
看完CFString关于拷贝的源代码，现在看看作为集合代表的CFArray是怎么实现copy的。
CFArray的CFArrayCreateCopy
CF_PRIVATE CFArrayRef __CFArrayCreateCopy0(CFAllocatorRef allocator, CFArrayRef array) {
//定义一个变量用于存放结果
CFArrayRef result;
//CFArrayCallBacks变量，用于存放数组元素的回调
//如：retain、release、copyDescription和eqal的函数指针回调
const CFArrayCallBacks *cb;
//存放数组元素的结构体指针
struct __CFArrayBucket *buckets;
//buckets内存分配器
CFAllocatorRef bucketsAllocator;
void *bucketsBase;
//获取源数组元素的总个数
CFIndex numValues = CFArrayGetCount(array);
CFIndex idx;
//根据是否是objc类型的数组来对callback进行赋值
if (CF_IS_OBJC(CFArrayGetTypeID(), array)) {
cb = &kCFTypeArrayCallBacks;
} else {
cb = __CFArrayGetCallBacks(array);
}
//使用allocator内存分配器、数组的总个数和回调来创建初始化以一个不可变数组
result = __CFArrayInit(allocator, __kCFArrayImmutable, numValues, cb);
//获取最新的callback
cb = __CFArrayGetCallBacks(result); // GC: use the new array's callbacks so we don't leak.
//根据生成的result获取buckets的指针地址
buckets = __CFArrayGetBucketsPtr(result);
bucketsAllocator = isStrongMemory(result) ? allocator : kCFAllocatorNull;
bucketsBase = CF_IS_COLLECTABLE_ALLOCATOR(bucketsAllocator) ? (void *)auto_zone_base_pointer(objc_collectableZone(), buckets) : NULL;
for (idx = 0; idx < numValues; idx++) {
const void *value = CFArrayGetValueAtIndex(array, idx);
if (NULL != cb->retain) {
value = (void *)INVOKE_CALLBACK2(cb->retain, allocator, value);
}
//将buckets的item指针指向元素的对象
__CFAssignWithWriteBarrier((void **)&buckets->_item, (void *)value);
buckets++;
}
//设定数组的长度count
__CFArraySetCount(result, numValues);
return result;
}
CFArrayRef CFArrayCreateCopy(CFAllocatorRef allocator, CFArrayRef array) {
return __CFArrayCreateCopy0(allocator, array);
}
CFArray的CFArrayCreateMutableCopy
CF_PRIVATE CFMutableArrayRef __CFArrayCreateMutableCopy0(CFAllocatorRef allocator, CFIndex capacity, CFArrayRef array) {
CFMutableArrayRef result;
const CFArrayCallBacks *cb;
CFIndex idx, numValues = CFArrayGetCount(array);
UInt32 flags;
//根据是否是objc类型的数组来对callback进行赋值
if (CF_IS_OBJC(CFArrayGetTypeID(), array)) {
cb = &kCFTypeArrayCallBacks;
} else {
cb = __CFArrayGetCallBacks(array);
}
//将标记设置为双端队列
flags = __kCFArrayDeque;
//使用allocator内存分配器、数组的总个数和回调来创建初始化以一个不可变数组
result = (CFMutableArrayRef)__CFArrayInit(allocator, flags, capacity, cb);
if (0 == capacity)
//设置数组的容量
_CFArraySetCapacity(result, numValues);
for (idx = 0; idx < numValues; idx++){
const void *value = CFArrayGetValueAtIndex(array, idx);
//将元素对象添加到新的数组列表中
CFArrayAppendValue(result, value);
}
return result;
}
CFMutableArrayRef CFArrayCreateMutableCopy(CFAllocatorRef allocator, CFIndex capacity, CFArrayRef array) {
return __CFArrayCreateMutableCopy0(allocator, capacity, array);
}
综上源代码分析可以得知以下几点：
- immutable和mutable数组的拷贝，都是会调用__CFArrayInit函数去创建一个新的对象
- immutable和mutable拷贝得到结果数组的元素，都是源数组都指向源数组的元素，元素不涉及拷贝
在CoreFoundation架构中，分别查看CFData、CFDictionary、CFBitVector则几个容器类型的类的实现，在进行immutable和mutable的copy，都是会调用其对应的CFXxxInit函数初始化函数，来申请内存创建新的对象并且初始化。看来就是CFString会比较特殊一点点。
最后
在Foundation.framework架构中，NSCopying和NSMutableCopying协议里面分别对应需要实现- (id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone;方法和- (id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone;方法，在CoreFoundation.framework架构中类的createCopy和mutableCopy是一一对应的关系。而开发者在需要实现这个两个协议的时候，也需要遵循本身的协议的设计。
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