Swift与OC中拷贝与可变性

叁歲伎倆 2022-06-16 13:27 194阅读 0赞

首先来看一下Objective-C中的拷贝与可变性。为了解释方便，定义两个类：Person和MyObject，它们都继承自NSObject。他们的关系如下:

// Person.h@property(strong,nonatomic, nullable) MyObject \*object;

// MyObjec.h@property(copy,nonatomic)NSString\*name;

[普通对象拷贝][Link 1]

对于一个OC中的对象来说，可能涉及拷贝的有三种操作：

retain操作：

objc Person \*p = \[\[Person alloc\] init\]; Person \*p1 = p;

这里的p1默认是\_\_strong，所以它会对p进行retain操作。retain与复制无关，只会对引用计数加1。p1和p的地址是完全一样的：

objc 2015-12-23 21:24:31.893 Copy\[1300:120857\] p = 0x1006012c0 2015-12-23 21:24:31.894 Copy\[1300:120857\] p1 = 0x1006012c0

这种写法最简单，而且严格来说不是复制，但值得一提，因为在接下来的OC和Swift中，都会涉及到这样的代码。

copy方法：

调用copy方法需要实现NSCopying协议，并提供copyWithZone方法：

\`\`\`objc

(id)copyWithZone:(NSZone \*)zone \{ Person \*copyInstance = \[\[self class\] allocWithZone:zone\]; copyInstance.object = self.object; return copyInstance; \} \`\`\`

第二行代码就是刚刚所说的retain操作。因此，我们虽然复制了Person对象的指针，但是其内部的属性，依然和原来对象的相同。

自定义拷贝方法：

我们当然可以自己定义一个拷贝方法，在复制Person对象的同时，把其中的object属性也复制，而不是仅仅retain。

第二三种复制方法的区别如图所示：

[浅拷贝与深拷贝][Link 1]

标为红色的是两种拷贝方式的不同之处。对于左边这种，只拷贝指针本身的拷贝方法，我们称为浅拷贝。对于右边那种，不仅拷贝指针自身，还拷贝指针中所有元素的拷贝方法，我们称为深拷贝。

没有明确的限制copy和自定义的拷贝方法要如何实现。也就是说copy方法可以用来进行深拷贝，我们也可以自定义浅拷贝的方法。这完全取决于我们自己如何实现copy方法和自定义的拷贝方法。在OC中，对于自定义的类来说，浅拷贝与深拷贝只是一种概念，并没有明确的标注哪种方法就是浅拷贝。

**注意**

“深拷贝将被拷贝的对象完全复制”这种说法不完全正确，比如上图中我们看到data的地址永远不会拷贝。这是因为，深拷贝只负责了对象的拷贝，以及对象中所有属性的拷贝。正是因为拷贝了属性，将p深拷贝后得到的p'的object指针地址和p的object指针地址不同。

但是至于data会不会被拷贝，这取决于MyObject类如何设计，如果MyObject的copy方法只是浅拷贝，就会形成如上图所示的情况。如果MyObject的copy方法也是深拷贝，那么data的地址也会不同。

[容器对象拷贝][Link 1]

在OC中，所有Foundation中的容器类，分为可变容器和不可变容器，它们的拷贝**都是浅拷贝**。这也就是为什么建议自定义的对象实现浅拷贝，如果有需要才自定义深拷贝方法。因为这样一来，所有的方法调用就都可以统一，不至于造成误解。

如果我们把数组想象成一个三层的数据结构，第一层是数组自己的指针，第二层是存放在数组中的指针，第三层(如果第二层是指针)则是这些指针指向的对象。那么在复制数组时，复制的是前两层，第三层的对象不会被复制。如果把前两层看做指针，第三层看做对象，那么数组的拷贝，无论是copy还是mutableCopy都是浅拷贝。当然，也有人把这个称为“单层深拷贝”，这些概念性的定义都不重要，重要的是知道数组拷贝时的原理。

这一点很好理解。首先，指针所指向的对象，也许很大，深拷贝可能占用过多的内存和时间。其次，容器不知道自己存储的对象是否实现了NSCopying协议。如果容器的拷贝默认是深拷贝，同时你在数组中存放了Person类的对象，而Person类根本没有实现NSCopying协议，后果是复制容器会导致程序崩溃。这是任何语言开发者都不希望看到的，所以设身处地想一下，如果是你来设计OC，也不会让数组深拷贝吧。

观察下面这段代码，思考一下为什么a1\[0\] = @0没有影响a2：

NSMutableArray\*a1 = \[\[NSMutableArrayalloc\] initWithObjects:@1, @2,nil\];NSMutableArray\*a2 = \[a1 mutableCopy\];  a1\[0\] = @0;NSLog(@"a2 = %@", a2);/\*

2015-12-23 23:11:53.711 Copy\[1795:220469\] a2 = (

)

\*/

[可变性][Link 1]

容器对象分为可变容器与不可变容器，NSData、NSArray、NSString等都是不可变容器，以NSMutable开头的则是它们的可变版本。下面统一用NSArray和NSMutableArray举例说明。

因为NSMutableArray是NSArray的子类，所以NSArray对象不能强制转换成NSMutableArray，否则在调用addObject方法时会崩溃。反之，NSMutableArray可以转换成它的父类NSArray，这么做会导致它失去可变性。

容器拷贝的难点在于可变性的变化。容器有两种方法：copy和mutableCopy，再次强调这两者都是浅拷贝。它们的区别在于，返回值是否是可变的。前者返回不可变容器，后者返回可变容器。

这也就是说，返回值的可变性与被拷贝对象的可变性无关，仅取决于调用了何种拷贝方法。比如：

NSMutableArray\*mutableArray = \[\[NSMutableArrayalloc\] initWithObjects:@1, @2,nil\];NSMutableArray\*array = \[mutableArraycopy\];  \[array addObject:@3\];

尽管我们调用了mutableArray的拷贝方法，返回值也声明为NSMutableArray，但是调用addObject方法时依然会导致运行时错误。这是由错误的调用了copy方法导致的。

调用一个对象的浅拷贝方法会得到一个新的对象(地址不同)，但是容器类中有一个特例：

NSArray\*array1 = @\[@1, @2\];NSArray\*array2 = \[array1copy\];// array1和array2指向的数组对象地址相同

这是因为既然array1和array2都不能再修改，那么两者共用同一块内存也是无所谓的，所以OC做了这样的优化。

[字符串拷贝][Link 1]

字符串也可以被当做容器来理解。它有NSString和NSMutableString两个版本。

于是为什么字符串属性要定义成@property(copy, nonatomic)就很好理解了。它主要用于处理这种情况：

NSMutableString\*string =@"hello";self.propertyString = string;  \[string appendString:@" world"\];

如果属性定义成strong，那么在第二步执行了retain操作，第三步对string的修改就会影响到原来的属性。现在我们把属性定义为copy，那么第二步操作其实是得到了一个新的，不可变字符串。这符合我们的预期目的。

[Swift拷贝][Swift]

[结构体拷贝][Link 1]

数组、字典等容器在Swift中被定义成了结构体，它们的拷贝规则和OC完全不同：

vararray1 = \[1,2,3\]vararray2 = array1array1\[0\] =0print(array2)// 输出结果：\[1, 2, 3\]

可以看到，即使是最简单的等号赋值，也会浅拷贝原来的值。这是由Swift中结构体的值语义决定的。之所以说是浅拷贝而不是深拷贝，理由参见前文解释OC中容器的浅拷贝，尤其是第二点理由，不管是对于OC还是Swift来说都是通用的。

[对象拷贝][Link 1]

和OC中指针赋值类似，对象的直接赋值操作与拷贝无关：

classPerson\{varname:String;init(name:String) \{self.name = name    \}\}letperson1 =Person(name:"zxy")letperson2 = person1  person1.name ="new name"print(person2.name)//结果是“new name”

如果要拷贝对象，有两种方法。首先，最自然想到的是实现NSCopying协议，注意只有NSObject类的对象才能实现这个协议：

classPerson:NSObject,NSCopying\{varname:String;init(name:String) \{self.name = name    \}funccopyWithZone(zone: NSZone)->AnyObject\{returnPerson(name:self.name)    \}\}

但这样做最大的问题在于，你必须继承自NSObject，这就又回到了OC的那一套。如果我们希望定义纯粹的Swift类，完全可以自己定义并实现拷贝方法。

“面向接口编程”的原则告诉我们，我们应该让Person实现某个接口，而不是继承自某个子类：

protocolCopyable\{funccopy()->Copyable\}classPerson:Copyable\{varname:String;init(name:String) \{self.name = name    \}funccopy()->Copyable\{returnPerson(name:self.name)    \}\}letperson1 =Person(name:"zxy")letperson2 = person1.copy()as!Person

这样就完美的实现Swift-Style拷贝了。

[总结][Link 1]

在OC中，浅拷贝通常由NSCopying协议的copyWithZone方法实现，深拷贝需要自定义方法。直接赋值意味着retain而不是拷贝。

在Swift中，值类型直接用等号赋值意味着浅拷贝，引用类型的拷贝可以通过实现自定义的Copyable协议或OC的NSCopying协议完成。

在OC中，我们需要容器的可变性，而Swift在这一点做的要比OC好得多。它的可变性非常简单，完全通过let和var控制，这也是Swift相比于OC的一个优点吧，毕竟高级的语言应该尽可能封装底层实现。

[Link 1]: https://bestswifter.com/differenceofcopybettenswiftandoc/#
[Swift]: https://bestswifter.com/differenceofcopybettenswiftandoc/#swift