集合深淺拷貝以及經常遇到的坑（面試常問）

引言

根據拷貝內容的不同，分為深淺拷貝

• 深拷貝：指針賦值，且內容拷貝
• 淺拷貝：只是簡單的指針賦值

蘋果為什么這么設計呢？總結起來很簡單：即安全又省內存。但是要理解或者避免踩一些坑，還需要看下面的介紹

內存

不得不先說到內存，又不得不說內存分區：程序底層——程序如何在RAM ROM運行，內存分配與分區

看下面圖片：

obj1是定義在函數外部的全局變量，處於全局區；obj2是定義在函數內的局部變量，處於棧區。它們都指向了處於堆區的對象。

obj1與obj2是指針，它們指向的對象是內容，那么現在再看深淺拷貝的現象，或者說執行的結果：淺拷貝只是多個指針指向同一對象內容，深拷貝就是每個指針都指向了一個對象內容，互不影響。

自定義對象需要自己實現NSCoping協議，一般情況下，自定義對象都是可變對象，本節討論的也都是針對系統對象
指針也是會存在堆區的，比如在block里面我們知道，如果指針使用了__block修飾，那么指針會存放在堆區。

返回值的一些基本規則

無論是集合對象還是非集合對象，在收到copy和mutableCopy消息時，都遵守以下規則：

• 1 copy返回immutable對象；
• 2 mutableCopy返回mutable對象；

那么很簡單，可變與不可變對象的轉變:

• 不可變對象→可變對象的轉換:不可變對象.mutableCopy。
• 可變->不可變:可變對象.copy;

集合拷貝

系統提供的集合類型，比如字典、數組、NSSet等集合類型內存基本都是如下結構：集合內存結構圖

我們可以上面代碼（代碼處於方法內）做個分析，加深對內存的理解。@"123"、@"456"是const屬性，因此處於常量區，指針str1、str2、arr局部變量指針處於棧區,@[]數組內容存放位置處於堆區，數組里面的內容存放的是指針str1與str2，當然處於堆區

其實arr = @[str1,str2]相當於[arr addObject:str1];[arr addObject:str2];，數組里面有兩個強指針指向了對象@"123"與@"456"。

圖中只是字符串是常量所以在常量區，如果他們是NSDate、UIView等等則會處於堆區

下面的分析也是基於三種程度的拷貝，記為CopyLevel，拷貝層次，簡寫CL1、CL2、CL3

• CL1：arr數組指針，如果只發生這層拷貝，則和非集合對象一樣，是淺拷貝
• CL2：arr數組指針指向的的內容，即存儲的對象指針。發生本層拷貝，從非集合角度來說已經發生了內容拷貝，即深拷貝。但從集合角度來說，還是淺拷貝。
• CL3：arr數組里面存儲的指針指向的內容，如果發生本層拷貝，可以叫做集合的單層深拷貝。

毫無疑問，CL1是肯定會進行的。重點就在於CL2於CL3.

不可變集合的copy與mutableCopy

下面代碼，不可變集合arrM1的copy與mutableCopy。arrM2：mutableCopy，arr：copy

• 根據第一行打印結果：arrM2和arr都進行CL1拷貝
• 第二行打印結果：arrM2與arrM1結果不同，說明進行了數組拷貝；arr與arrM1結果相同，說明沒有，進行數組拷貝
• 第三行打印結果：都相同，說明指向的內容沒有發生拷貝

可變集合的copy與mutableCopy

下面代碼，可變集合arrM1的copy與mutableCopy。arrM2：mutableCopy，arr：copy

• 根據第一行打印結果：arrM2和arr都進行CL1拷貝
• 第二行打印結果：結果均不同，說明都進行了數組拷貝；
• 第三行打印結果：都相同，說明指向的內容沒有發生拷貝

一般結論

我們知道，對於非集合對象，有如下結論：

// 不可變，線程安全
[immutableObject copy] // 淺復制
[immutableObject mutableCopy] // 深復制，對於集合則是只拷⻉貝數組的內容，數組的內容是指針，而指針的內容不會被拷⻉

// 可變對象，線程不安全
[mutableObject copy] //深復制，對於集合則是只拷⻉貝數組的內容，數組的內容是指針，而指針的內容不會被拷⻉
[mutableObject mutableCopy] //深復制，對於集合則是只拷⻉貝數組的內容，數組的內容是指針，而指針的內容不會被拷⻉

集合的單層深拷貝，CL3層的拷貝(one-level-deep copy)

我們需要使用- (instancetype)initWithArray:(NSArray<ObjectType> *)array copyItems:(BOOL)flag;方法，且flag為YES。

可以看到，三行打印結果都不一樣，即發生了CL3層的拷貝。

此方法執行后，arrM1集合里的每個對象都會收到 copyWithZone: 消息。如果集合里的對象遵循 NSCopying 協議，那么對象就會被深拷貝到新的集合，如果沒有遵循就直接崩潰了。

等一等，好像有另一個問題：此方法只是會給集合的每個對象發送copyWithZone:方法，那么對於不可變對象，copyWithZone:的執行還是淺拷貝。讀者大概也注意到了，圖中示例代碼，arrM1數組存的也是可變對象dict1，所以有CL3層的拷貝。那如果arrM1存的不是可變對象呢？結果就是沒有CL3層的拷貝，大家可以用代碼測試下！

為啥叫單層深復制呢？ 因為它只給arrM1數組存的對象發送了copyWithZone:方法，而沒有對dict1發送copyWithZone:方法，dict1也是集合，它里面也存放着對象呢。。。即集合里面存放的集合。。。好繞，哈哈

另外，除了此方法，集合的解檔歸檔，也是可以實現單層深拷貝的。

繞的東西就到這里，下面看些感興趣的東西：

一些坑

• Mutable變copy的坑

有一點需要注意了：copy返回值為不可變對象，如果使用可變對象的接口就會crash。例如：

- (void)arrMCopyTest {
    NSMutableArray *arrM = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"123",@"456", nil];
    NSMutableArray *arr = [arrM copy];
    // 下面代碼崩潰
    [arr addObject:@"789"];
}

[arrM copy];返回的是不可變類型，即NSArray，向一個NSArray對象發送addObject消息當然方法找不到崩潰。

另一個問題，arr是NSMutableArray類型，它指向父類NSArray編譯器為什么不報錯呢？copy返回的是id類型，編譯器不會對id(俗稱萬能指針)進行類型檢查，所以會經常看到推薦使用instancetype，而不是id

下面的類似錯誤就很常見了：

@property (nonatomic, copy) NSMutableArray *arr;

- (void)arrMCopyTest {
    NSMutableArray *arrM = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"123",@"456", nil];
    self.arr = arrM;
    // 下面代碼崩潰
    [self.arr addObject:@"789"];
}

因為self.arr為copy修飾，那么self.arr = arrM就相當於_arr = [arrM copy]

• 屬性指定為copy，卻沒有被copy

@property (nonatomic, copy) NSString *str;
- (void)viewDidLoad {
    NSMutableString *str = [NSMutableString stringWithFormat:@"123"];
    // self.str = str;
    _str = str;
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    
        [str appendString:@"456"];
        NSLog(@"change");
    });
}

這里在block里面對str進行操作，居然沒有對它進行__block修飾！！！感興趣可以看看這篇博客：iOS中block的使用、實現底層、循環引用、存儲位置

打印結果：

2017-07-23 00:33:06.344 CopyTest[95611:31912803] 123
2017-07-23 00:33:07.518 CopyTest[95611:31912803] change
2017-07-23 00:33:08.636 CopyTest[95611:31912803] 123456

都是123456，self.str被意外改變了，如果將代碼_str = str;-->self.str = str;值就不會改變了。因為相當於_str = [str copy];。

所以建議除了在初始化和釋放時(init、dealloc方法中，懶加載還是使用self.)，蘋果推薦我們使用_下划線的方式直接訪問變量，其它地方盡量使用self.來訪問。另外我們還經常getter或者setter方法里面做一些自定義操作，如果_方式則這些自定義操作就不會被執行。而且在block里面使用_方式訪問變量會更隱蔽的引起循環引用的問題！

• setter方法

@property (nonatomic, copy) NSString *str;

- (void)setStr:(NSString *)str {
    // _str = str; 不要這樣寫
    _str = [str copy];
}

講了這些，大家會不會猛然想到

@property (nonatomic, weak) id delegate;
_delegate = obj;

這樣會不會造成_delegate為指向的對象引用計數為0時，系統還會不會將_delegate置為nil？答案是，您多慮了，會的。這和copy不一樣。為啥不一樣？牽涉到runtime哈希表什么的就不在展開了。。。