iOS - 浅拷贝与深拷贝

作者: 阳光下的叶子呵 | 来源:发表于2022-03-24 19:53 被阅读0次

Why Learn?

浅拷贝和深拷贝是必须要掌握的知识点，工作中也会频繁用到，所以在这里记录总结一下自己的理解，方便日后查看。

Ask？

如果你觉得浅拷贝就是copy，深拷贝就是mutableCopy的话，那就大错特错了，请继续往下看

定义

首先浅拷贝是什么？深拷贝又是什么呢？

这两种都是拷贝（复制）对象的意思，不同的是

浅拷贝在拷贝对象的过程中
- 只拷贝了指向对象内存地址的指针
- 拷贝后新的指针仍然指向原来的内存地址。
深拷贝在拷贝对象的过程中
- 不仅拷贝了指向对象内存地址的指针
- 还会拷贝原指针所指向的内存地址所存储的内容
- 并且在堆中重新生成一块内存地址来存放所拷贝的内容
- 然后新的指针会指向新的内存地址。

简单对比

浅拷贝：拷贝指针，不开辟内存地址深拷贝：拷贝指针和内容，开辟内存地址（存放拷贝的内容）

如何判断？

要判断一个拷贝是浅拷贝还是深拷贝，不仅看copy还是mutableCopy，还要考虑拷贝的对象是可变的还是不可变的

举例说明，假如存在不可变对象A，可变对象B，对A和B分别进行copy和mutableCopy，结果如下

例子一：对不可变对象A 进行 copy

NSString *A = @"aaa";
id C = [A copy];
NSLog(@"\n不可变-copy\n%p = 原对象指针地址\n%p = copy的对象指针地址\n%p = 原对象的内存地址 - %@\n%p = copy的对象的内存地址 - %@",&A,&C,A,A,C,C);
复制代码

控制台打印

2020-06-03 17:52:29.341114+0800 Demo[12665:880626] 
不可变-copy
0x7ffee06c70e0 = 原对象指针地址
0x7ffee06c70d8 = copy的对象指针地址
0x10f53d358 = 原对象的内存地址 - aaa
0x10f53d358 = copy的对象的内存地址 - aaa
复制代码

从打印结果我们可以看出，对不可变对象进行copy后

指向内存地址的指针地址不一样

内存地址一样（存放的内容都是aaa）

所以这是一个浅拷贝。

例子二：对不可变对象A进行mutableCopy

NSString *A = @"aaa";
id C = [A mutableCopy];
NSLog(@"\n不可变-mutableCopy\n%p = 原对象指针地址\n%p = copy的对象指针地址\n%p = 原对象的内存地址 - %@\n%p = copy的对象的内存地址 - %@",&A,&C,A,A,C,C);
复制代码

控制台打印

2020-06-03 17:53:01.600945+0800 Demo[12679:881248] 
不可变-mutableCopy
0x7ffee97830e0 = 原对象指针地址
0x7ffee97830d8 = copy的对象指针地址
0x106481358 = 原对象的内存地址 - aaa
0x60000209ab20 = copy的对象的内存地址 - aaa
复制代码

从打印结果我们可以看出，对不可变对象进行mutableCopy后

指向内存地址的指针地址不一样

内存地址不一样，开辟了新的内存地址（存放的内容都是aaa）

所以这是一个深拷贝

例子三：对可变对象B进行copy

NSMutableString *B = [NSMutableString stringWithString:@"bbb"];
id C = [B copy];
NSLog(@"\n可变-copy\n%p = 原对象指针地址\n%p = copy的对象指针地址\n%p = 原对象的内存地址 - %@\n%p = copy的对象的内存地址 - %@",&B,&C,B,C,B,C);
复制代码

控制台打印

2020-06-03 17:51:22.168009+0800 Demo[12647:879529] 
可变-copy
0x7ffedfc920e0 = 原对象指针地址
0x7ffedfc920d8 = copy的对象指针地址
0x600003af3cc0 = 原对象的内存地址 - bbb
0xd6bb373121e18d02 = copy的对象的内存地址 - bbb
复制代码

从打印结果我们可以看出，对可变对象进行copy后

指向内存地址的指针地址不一样

内存地址不一样，开辟了新的内存地址（存放的内容都是bbb）

所以这是一个深拷贝

例子四：对可变对象B进行mutableCopy

NSMutableString *B = [NSMutableString stringWithString:@"bbb"];
id C = [B mutableCopy];
NSLog(@"\n可变-mutableCopy\n%p = 原对象指针地址\n%p = copy的对象指针地址\n%p = 原对象的内存地址 - %@\n%p = copy的对象的内存地址 - %@",&B,&C,B,B,C,C);
复制代码

控制台打印

2020-06-03 17:54:34.595064+0800 Demo[12717:882756] 
可变-mutableCopy
0x7ffee78cf0e0 = 原对象指针地址
0x7ffee78cf0d8 = copy的对象指针地址
0x600001143690 = 原对象的内存地址 - bbb
0x600001143660 = copy的对象的内存地址 - bbb
复制代码

从打印结果我们可以看出，对不可变对象进行mutableCopy后

指向内存地址的指针地址不一样

内存地址不一样，开辟了新的内存地址（存放的内容都是bbb）

所以这是一个深拷贝

总结

[immutableObject copy];        //浅拷贝，拷贝后的对象不可变
[immutableObject mutableCopy]; //深拷贝，拷贝后的对象可变
[mutableObject copy];          //深拷贝，拷贝后的对象不可变（不安全，不建议用）
[mutableObject mutableCopy];   //深拷贝，拷贝后的对象可变
复制代码

通过四种不同情况的代码测试，最终得到的结论是

如果对象是不可变的，copy会进行浅拷贝，mutableCopy会进行深拷贝
如果对象是可变的，那么无论是copy还是mutableCopy都会进行深拷贝
如果是copy，拷贝后的对象不可变
如果是mutableCopy，拷贝后的对象可变

拓展 - 面试题：修饰属性时用`strong`还是`copy`?

最安全的做法（推荐）：修饰不可变对象（NSString，NSArray，NSDictionary等）用copy，修饰可变对象（NSMutableString，NSMutableArray，NSMutableDictionary等）用strong

Why?

我们用字符串（NSString&&NSMutableString）来做测试

定义2个NSString类型的属性，分别用strong和copy修饰

@property (nonatomic,strong) NSString *strStrong;
@property (nonatomic,copy) NSString *strCopy;
复制代码

测试一：strong修饰，赋值不可变

创建一个不可变的局部变量 immutableStr
让strStrong指向immutableStr所指向的内存地址
再将immutableStr指向新的内存地址

NSString *immutableStr = @"aaa";
self.strStrong = immutableStr;
immutableStr = @"bbb";
复制代码

经过LLDB调试可以看出，运行过了前两行代码，immutableStr和strStrong指向同一片内存地址，但是他们的指针变量是不一样的

//运行完前两句代码
//NSString *immutableStr = @"aaa";
//self.strStrong = immutableStr;
//指向的内存地址相同，都是0x000000010bb3d338
(lldb) p immutableStr
(__NSCFConstantString *) $0 = 0x000000010bb3d338 @"aaa"
(lldb) p _strStrong
(__NSCFConstantString *) $1 = 0x000000010bb3d338 @"aaa"
//指针地址不同，0x00007ffee40c70e8和0x00007fd7194098b8
(lldb) p &immutableStr
(NSString **) $2 = 0x00007ffee40c70e8
(lldb) p &_strStrong
(NSString **) $3 = 0x00007fd7194098b8

//运行完第三句代码
//immutableStr = @"bbb";
(lldb) p immutableStr
(__NSCFConstantString *) $4 = 0x000000010bb3d358 @"bbb"
(lldb) p &immutableStr
(NSString **) $5 = 0x00007ffee40c70e8
(lldb) p _strStrong
(__NSCFConstantString *) $6 = 0x000000010bb3d338 @"aaa"
(lldb) p &_strStrong
(NSString **) $7 = 0x00007fd7194098b8
复制代码

第三句代码的意思是让immutableStr指针变量指向存放@"bbb"的新的内存地址，而且这个操作并不影响strStrong，因为只是改变了immutableStr的指针指向，所以再次打印strStrong的指针地址和内存地址还是跟原来一样，没有变化。 tips：immutableStr是不可变对象，不能改变所指向内存地址的值，只能重新生成一块新的内存地址并指向它。

测试二：strong修饰，赋值可变

创建一个可变的局部变量 mutableStr
让strStrong指向mutableStr所指向的内存地址
再给mutableStr追加字符串

NSMutableString *mutableStr = [NSMutableString stringWithString:@"aaa"];
self.strStrong = mutableStr;
[mutableStr appendString:@"bbb"];
复制代码

经过LLDB调试可以看出，运行过了前两行代码，mutableStr和strStrong指向同一片内存地址，但是他们的指针变量是不一样的

//运行完前两句代码
//NSMutableString *mutableStr = [NSMutableString stringWithString:@"aaa"];
//self.strStrong = mutableStr;
(lldb) p mutableStr
(__NSCFString *) $0 = 0x00006000027ddc20 @"aaa"
(lldb) p _strStrong
(__NSCFString *) $1 = 0x00006000027ddc20 @"aaa"
(lldb) p &mutableStr
(NSMutableString **) $2 = 0x00007ffeee7460e8
(lldb) p &_strStrong
(NSString **) $3 = 0x00007f871e40b658

//运行完第三句代码
//[mutableStr appendString:@"bbb"];
(lldb) p mutableStr
(__NSCFString *) $4 = 0x00006000027ddc20 @"aaabbb"
(lldb) p _strStrong
(__NSCFString *) $5 = 0x00006000027ddc20 @"aaabbb"
(lldb) p &mutableStr
(NSMutableString **) $6 = 0x00007ffeee7460e8
(lldb) p &_strStrong
(NSString **) $7 = 0x00007f871e40b658
复制代码

可以发现，运行完第三句代码后，immutableStr和strStrong的值都变成了@"aaabbb"
看到这里，你可能会有疑问，我只是给immutableStr追加了字符串@“bbb”，为什么strStrong也会跟着变成@"aaabbb"了呢？

解释：由于mutableStr是可变对象，所以它可以在mutableStr指向的那片内存的字符串后面追加字符串@"bbb"，那么这个问题就来了，这个操作实际上已经改变了原来的那片内存地址的值，那么会出现什么问题呢？没错，相当于strStrong所指向的内存地址的值也被修改了，所以strStrong对应内存中的值也变成了@"aaabbb"。

如果你对指针和内存管理不熟悉的话，很容易会遇到这种难以发现的bug，因为站在你的角度来看，你只是改变了A，不会影响B，但实际上B已经被改变了。

那么如何防止这种问题的产生？

答：使用copy修饰

我们再来测试一下用copy修饰后的字符串，不可变的赋值我们就不测试了，因为原理跟上面的一样，我们来测试一下可变的赋值

测试三：`copy`修饰，赋值可变

创建一个可变的局部变量 mutableStr
让strCopy指向mutableStr所指向的内存地址
再给mutableStr追加字符串

NSMutableString *mutableStr = [NSMutableString stringWithString:@"aaa"];
self.strCopy = mutableStr;
[mutableStr appendString:@"bbb"];
复制代码

经过LLDB调试可以看出，运行过了前两行代码，mutableStr和strCopy指向了不同的内存地址，指针变量也是不一样的

//运行完前两句代码
//NSMutableString *mutableStr = [NSMutableString stringWithString:@"aaa"];
//self.strCopy = mutableStr;
(lldb) p mutableStr
(__NSCFString *) $0 = 0x000060000271c0f0 @"aaa"
(lldb) p _strCopy
(NSTaggedPointerString *) $1 = 0x9c1cf86b18404957 @"aaa"
(lldb) p &mutableStr
(NSMutableString **) $2 = 0x00007ffee338a0e8
(lldb) p &_strCopy
(NSString **) $3 = 0x00007ff821d0a320

//运行完第三句代码
//[mutableStr appendString:@"bbb"];
(lldb) p mutableStr
(__NSCFString *) $4 = 0x000060000271c0f0 @"aaabbb"
(lldb) p _strCopy
(NSTaggedPointerString *) $5 = 0x9c1cf86b18404957 @"aaa"
(lldb) p &mutableStr
(NSMutableString **) $6 = 0x00007ffee338a0e8
(lldb) p &_strCopy
(NSString **) $7 = 0x00007ff821d0a320
复制代码

当给mutableStr追加完字符串之后，可以看出只有mutableStr改变了内存中的值，而strCopy仍然是@"aaa"

这是因为用copy修饰strCopy属性，底层默认会在strCopy的setter方法中对所赋值的可变字符串mutableStr先做一次copy操作然后再赋值，那么我们很容易能推出来这是一次深拷贝，会开辟新的内存地址，那么使得strCopy会指向新的内存地址，存放copy后的值

那么就能得出mutableStr追加字符串并不会影响strCopy了，因为现在他们是两个不同的指针分别指向不同的内存地址

如果你已经看完这么详细（啰嗦:D）的一个分析，相信上面那个面试题就可以很好的回答出来了。

参考文章面试题分解—「浅复制/深复制、定义属性使用copy还是strong ？

iOS - 浅拷贝与深拷贝

Why Learn?

Ask？

定义

首先浅拷贝是什么？深拷贝又是什么呢？

简单对比

如何判断？

例子一：对不可变对象A 进行 `copy`

例子二：对不可变对象A进行mutableCopy

例子三：对可变对象B进行copy

例子四：对可变对象B进行mutableCopy

总结

拓展 - 面试题：修饰属性时用`strong`还是`copy`?

测试一：strong修饰，赋值不可变

测试二：strong修饰，赋值可变

那么如何防止这种问题的产生？

测试三：`copy`修饰，赋值可变

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如何判断？

例子一：对不可变对象A 进行 copy

例子二：对不可变对象A进行mutableCopy

例子三：对可变对象B进行copy

例子四：对可变对象B进行mutableCopy

总结

拓展 - 面试题：修饰属性时用strong还是copy?

测试一：strong修饰，赋值不可变

测试二：strong修饰，赋值可变

那么如何防止这种问题的产生？

测试三：copy修饰，赋值可变

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