【iOS】 Foundation 对象复制

NSObject类提供了copy和mutableCopy的方法，通过这两个方法即可复制已有对象的副本。

copy与mutableCopy方法

• ==copy方法用于复制对象的副本。==通常来说，mutableCopy方法总是返回对象的不可修改副本，即使该对象本身是可修改的。
• ==multableCopy方法用于复制对象的可变副本。==通常来说，mutableCopy方法总是返回该对象可修改的副本，即使被复制的对象本身是不可修改的，调用mutableCopy方法复制出来的副本也是可以修改的。
• 无论如何，copy和mutableCopy返回的总是原对象的副本，当程序对复制的副本进行修改时，原对象通常不会受到影响。

示例：

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    
    @autoreleasepool {
    
    
        NSMutableString* book = [NSMutableString stringWithString:@"疯狂iOS讲义"];
        //复制book字符串的可变副本
        NSMutableString* bookCopy = [book mutableCopy];
        //修改副本，对原字符串没有任何影响
        [bookCopy replaceCharactersInRange:NSMakeRange(2, 3) withString:@"Android"];
        //此处看到原字符串的值没有发生变化
        NSLog(@"book的值为%@" , book);
        //字符串副本发生了改变
        NSLog(@"bookCopy的值为：%@" , bookCopy);
        NSString* str = @"fkit";
        //复制str（不可变字符串）的可变副本
        NSMutableString* strCopy = [str mutableCopy]; //1⃣️
        [strCopy appendString:@".org"];
        NSLog(@"%@" , strCopy);
        //调用book（可变字符串）的copy方法，程序返回一个不可修改的副本
        NSMutableString* bookCopy2 = [book copy]; //2⃣️
        //由于bookCopy2是不可修改的，因此下面的代码会出错
        //[boookCopy2 appendString:@"aa"];
    }
    return 0;
}

效果：

从上面的程序可以看出，当程序复制对象的副本后，对副本所做的任何修改，对原始对象都没有影响。
在上面的程序中，1⃣️号的代码复制了不可变字符串的可变副本，虽然被复制的str是不可变字符串，但调用mutableCopy方法得到的依然是可变副本。因此，程序可以对strCopy字符串进行修改。
2⃣️号的代码复制了可变字符串的不可变副本，虽然被复制的book是可变字符串，但调用copy得到的依然是不可变字符串。所以当修改时会出错。

NSCopying与NSMutableCopying协议

通过copy和mutableCopy方法复制对象的副本使用起来确实方便，那么自定义类是否可以调用copy与mutableCopy方法来复制副本呢？？？

//FKDog.h
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface FKDog : NSObject
@property (nonatomic , strong) NSMutableString* name;
@property (nonatomic , assign) int age;
@end

//main.m
#import <Foundation/Foundation.h>
#import "FKDog.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    
    @autoreleasepool {
    
    
        FKDog* dog1 = [[FKDog alloc]init];
        dog1.name = [NSMutableString stringWithString:@"旺财"];
        dog1.age = 20;
        FKDog* dog2 = [dog1 copy];
    }
    return 0;
}

编译以上程序不会有任何问题，运行该程序将会看到以下错误：

[FKDog copyWithZone:]:unrecognized selector sent to instance 0x103087a10

上面的错误提示：FKDog类找不到copyWithZone:方法。
将代码改成以下代码：

FKDog2 = [dog1 mutableCopy];

编译仍然没有问题，但是会提示以下错误：

[FKDog mutableCopyWithZone:]: unrecognized selector sent to instance 0x103087a10

上面的错误提示：FKDog类找不到mutableCopyWithZone:方法。

从上面的代码看出，虽然NSObject提供了copy和mutableCopy方法，但自定义类并不能直接调用这两个方法来复制自身。

为了保证一个对象可以调用mutableCopy方法来复制自身的不可变副本，通常需要做如下事情：

• 让该类实现NSCopying协议
• 让该类实现copyWithZone:方法

与此同时，为了保证一个对象可以调用mutableCopy方法来复制自身的可变副本，通常需要做以下事情：

• 让该类实现NSMutableCopying协议
• 让该类实现copyWithZone:方法。

当程序调用对象的copy方法来复制自身时，程序底层需要调用copyWithZone:方法来完成实际的复制工作，copy返回的实际上就是copyWithZone:方法的返回值；当程序调用对象的mutableCopy方法来复制自身时，程序底层需要调用mutableCopyWithZone:方法来完成实际的复制工作，mutableCopy返回的实际上就是mutableCopyWithZone:方法的返回值。

//FKDog.m
#import "FKDog.h"
@implementation FKDog
-(id)copyWithZone:(NSZone*)zone
{
    
    
    NSLog(@"--执行copyWithZone:--");
    //使用zone参数创建FKDog对象
    FKDog* dog = [[[self class] allocWithZone:zone] init];
    dog.name = self.name;
    dog.age = self.age;
    return dog;
}
@end

main函数改成如下：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "FKDog.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    
    @autoreleasepool {
    
    
        FKDog* dog1 = [[FKDog alloc]init];
        dog1.name = [NSMutableString stringWithString:@"旺财"];
        dog1.age = 20;
        FKDog* dog2 = [dog1 copy];
        dog2.name = [NSMutableString stringWithString:@"snoopy"];
        dog2.age = 12;
        NSLog(@"dog1的名字为：%@" , dog1.name);
        NSLog(@"dog1的年龄为：%d" , dog1.age);
        NSLog(@"dog2的名字为：%@" , dog2.name);
        NSLog(@"dog2的名字为：%d" , dog2.age);
    }
    return 0;
}

效果：

从上面的程序可以看出，程序复制了dog1的副本，并将复制的副本赋给dog2变量，接下来可以对dog2的name、age属性重新赋值，这些赋值对dog1不会产生任何影响。

为什么此处调用copy时返回的依然是一个可变的FKDog对象呢？因为此处的FKDog没有提供对应的不可变类，自然无法复制不可变的FKDog对象。如果FKDog提供了不可变类，还是应当让FKDog的copyWithZone: 返回不可变的FKDog对象。

如果重写copyWithZone: 方法时，其父类已经实现了NSCopying协议，并且重写过copyWithZone: 方法，那么子类重写copyWithZone: 方法应该先调用父类的copy方法复制从父类继承到的成员变量，然后对子类中定义的成员变量进行赋值。

如果父类已经重写了copyWithZone:方法，那么子类重写copyWitnZone:方法的格式如下：

-(id) copyWithZone:(NSZone*)zone
{
    
    
    id obj = [super copy];
    //对子类定义的成员变量赋值
    ...
    return obj;
}

浅赋值与深复制

为了更好地去理解浅赋值与深复制的概念，先看如下程序：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "FKDog.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    
    @autoreleasepool {
    
    
        FKDog* dog1 = [[FKDog alloc]init];
        dog1.name = [NSMutableString stringWithString:@"旺财"];
        dog1.age = 20;
        FKDog* dog2 = [dog1 copy];
        [dog2.name replaceCharactersInRange:NSMakeRange(0, 2) withString:@"snoopy"];
        //查看dog2、dog1的name的属性值
        NSLog(@"dog2的name为：%@" , dog2.name);
        NSLog(@"dog1的name为：%@" , dog1.name);
    }
    return 0;
}

结果：

上面程序调用了dog1的copy方法复制了一个副本，并将该副本赋给dog2变量，接下来修改了dog2对象的name属性值，输出dog1、dog2两个对象的name属性值。

从输出可以看到，虽然只是修改了dog2的name属性值，但是为何dog1的name也发生了改变呢？

通过以下示意图来说明：

接下来程序复制了一个FKDog对象，查看copyWithZone:的代码，看到如下两行：

dog.name = self.name;
dog.age = self.age;

其中，dog代表复制出来的对象，此时程序将被复制对象的name赋值给dog的name。注意，name只是一个指针变量，该变量中存放的只是字符串的地址，并不是字符串本身。这样赋值的效果是让dog对象的name属性与被复制对象的name属性指向同一个字符串，此时的效果如图：

对于如图这种复制方式：当对象的属性是指针变量时，如果程序只是复制该指针的地址，而不是真正复制指针所指的对象，这种方式称为“浅复制”。对浅复制而言，在内存中复制了两个对象，这两个对象的指针变量将会指向同一个对象，也就是两个对象依然存在共用部分。

深复制则会采用与此不同的方式，==深复制不仅会复制对象本身，而且会“递归”复制每个指针类型的属性，直到两个对象没有任何共用部分。==如果将上面的FKDog的copyWithZone改为如下形式，即可实现深复制：

-(id) copyWithZone:(NSZone*)zone
{
    
    
    NSLog(@"--执行copyWithZone:--");
    //使用zone参数创建FKDog对象
    FKDog* dog = [[[self class] allocWithZone:zone] init];
    //将原对象的name实例变量复制一份副本后赋值给新对象的name实例变量
    dog.name = [self.name mutableCopy];
    dog.age = self.age;
    return dog;
}

上面程序没有直接将对象赋值，而是先将原对象的name属性值复制了一份可变副本，再将该副本的值赋给新对象的name属性，这样就实现了深复制。
一般来说，深复制的实现难度大很多，尤其是当该对象包含大量的指针类型属性时，如果某些属性所引用的对象再次包含指针类型的属性，那么实现深复制会更加复杂。
一般来说，Foundation框架中的类大部分都只实现了浅复制。

更加详细内容。

setter方法的复制选项

前面介绍合成setter方法和gatter方法时提到可以使用copy指示符，copy的作用是当程序调用setter方法复制时，将传入参数的副本赋给程序的实例变量。

//FKItem.h
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface FKItem : NSObject
@property (nonatomic , copy) NSMutableString* name;
@end

//main.m
#import <Foundation/Foundation.h>
#import "FKItem.h"
int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    
    @autoreleasepool {
    
    
        FKItem* item = [[FKItem alloc]init];
        item.name = [NSMutableString stringWithString:@"疯狂iOS讲义"];
        [item.name appendString:@"fkit"];
    }
    return 0;
}

编译该程序没有错，但运行该程序会提示如下错误：

Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: 'Attempt to mutate immutable object with appendString:'

这段错误提示不允许修改item的name属性值，是因为程序定义name属性时使用的是copy指示符。也就是说，setName: 方法的代码如下：

- (void) setName: (NSMutableString*) aname
{
    
    
    name = [aname copy];
}

copy方法默认是复制该对象的不可变副本，虽然程序传入的是NSMutableString，但程序调用该参数的copy方法得到的是不可变副本。因此，程序赋给FKItem对象的name实例变量的值依然是不可变字符串。

注意：定义合成getter、setter方法时并没有提供mutableCopy指示符。因此即使定义实例变量时使用了可变类型，但只要使用copy指示符，实例变量实际得到的值总是不可变对象。