IOS ObjectiveC中的赋值与对象拷贝

IOS ObjectiveC中的赋值与对象拷贝

在开发过程中我们经常会遇到对象拷贝的问题，下面我们分别讨论赋值操作、对象拷贝、以及浅拷贝（Shallow copy）与深拷贝（Deep copy）的区别与各自的实现方式。

一、不同对象的赋值操作

Objective-C中有两类对象，一类是结构体（或者基本数据类型也算），另一类是NSObject对象。

对于结构体，代码直接会操作其实体，因此赋值操作会创建一个源对象的副本（一个新的对象）；而对于NSObject对象，必须使用指针来操作对象，所以其赋值操作相当于复制了指针，而非对象，也就是说赋值操作使得源指针和新指针都指向同一个NSObject对象。这样讲有些难以理解，请看下面的代码：

// main.m 

#import <Foundation/Foundation.h> 

@interface TestObject : NSObject
{
  @public
  int x;
  int y;
}
@end 

@implementation TestObject
@end 

typedef struct TestStruct
{
  int x;
  int y;
}
TestStruct; 

int main(int argc, const char * argv[])
{ 

  @autoreleasepool { 

    TestStruct ts1 = {100, 50};
    NSLog(@"ts1: %p, %d, %d", &ts1, ts1.x, ts1.y); 

    TestStruct ts2 = ts1;
    NSLog(@"ts2: %p, %d, %d", &ts2, ts2.x, ts2.y); 

    TestObject* to1 = [[[TestObject alloc] init] autorelease];
    NSLog(@"to1: %p, %d, %d", to1, to1->x, to1->y); 

    TestObject* to2 = to1;
    NSLog(@"to2: %p, %d, %d", to2, to2->x, to2->y); 

  }
  return 0;
}

程序的运行结果如下：

ts1: 0x7fff63463898, 100, 50
ts2: 0x7fff63463890, 100, 50
to1: 0x7fc342d00370, 0, 0
to2: 0x7fc342d00370, 0, 0

程序代码首先定义了一个类TestObject（继承自NSObject），然后又定义了一个结构体TestStruct。这两者都包含两个整型的成员变量x和y。然后在main函数中，程序首先为TestStruct结构体ts1分配内存空间，并为其成员变量赋初值，x为100，y为50。然后通过NSLog函数打印出该结构体的地址和成员变量的值，即输出的第一行内容。接着，程序执行了赋值语句，将ts1赋值给另一个TestStruct结构体对象ts2，这条语句会为ts2分配另一块内存，然后把ts1的每个成员变量的值复制过来。第二行输出也可以看出来，地址不一样了，所以如果修改ts1的成员变量的值，是不会影响ts2的。

接着再来看TestObject。程序接着使用alloc静态方法分配了一块新的内存空间，然后通过init实例方法进行初始化（所有成员变量的值为0），最后将该内存空间的首地址返回。to1的实质就是一个指针，指向创建的TestObject对象。接着，程序将to1赋值给to2。to2也是一个指向TestObject对象的指针，其值与to1一样，即两者都指向同一个对象。所以在这种情况下，对to1的修改会同时影响to2。

二、对象拷贝

Foundation框架的NSObject类提供了两个方法，分别是copy和mutableCopy方法，用于对NSObject对象进行拷贝操作。copy方法会调用NSCopying协议的copyWithZone:方法，而mutableCopy会调用 NSMutableCopying协议的mutableCopyWithZone:方法。将上面的代码修改如下：

#import <Foundation/Foundation.h> 

@interface TestObject : NSObject
{
  @public
  int x;
  int y;
}
@end 

@implementation TestObject
- (NSString*)description
{
  return [NSString stringWithFormat:@"%@: %p, x: %d, y: %d", [self class], self, x, y];
}
@end 

typedef struct TestStruct
{
  int x;
  int y;
}
TestStruct; 

int main(int argc, const char * argv[])
{
  @autoreleasepool
  {
    TestObject* to1 = [[[TestObject alloc] init] autorelease];
    to1->x = 100; to1->y = 50;
    TestObject* to2 = [[[TestObject alloc] init] autorelease];
    to2->x = 200; to2->y = 400;
    TestObject* to3 = [[[TestObject alloc] init] autorelease];
    to3->x = 300; to3->y = 500; 

    //创建包含to1, to2, to3的数组array1
    NSArray* array1 = [NSArray arrayWithObjects:to1, to2, to3, nil];
    NSLog(@"array1: %p, \n%@", array1, array1); 

    //array2是array1调用copy的结果
    NSArray* array2 = [array1 copy];
    NSLog(@"array2: %p, \n%@", array2, array2);
    [array2 release]; 

    //mutableArray2是array1调用mutableCopy的结果
    NSMutableArray* mutableArray2 = [array1 mutableCopy];
    NSLog(@"mutableArray2: %@, %p, \n%@", [mutableArray2 class], mutableArray2, mutableArray2);
    [mutableArray2 removeLastObject]; 

    NSLog(@"After remove last object of mutableArray2"); 

    NSLog(@"array1: %p, \n%@", array1, array1);
    NSLog(@"array2: %p, \n%@", array2, array2);
    NSLog(@"mutableArray2: %p, \n%@", mutableArray2, mutableArray2); 

    //mutableArray3是mutableArray2调用mutableCopy的结果
    NSMutableArray* mutableArray3 = [mutableArray2 mutableCopy];
    NSLog(@"mutableArray3: %p, \n%@", mutableArray3, mutableArray3);
    [mutableArray2 release]; 

    //array4是mutableArray3调用copy的结果
    NSArray* array4 = [mutableArray3 copy];
    NSLog(@"array4: %@, %p, \n%@", [array4 class], array4, array4);
    [mutableArray3 release];
    [array4 release];
  }
  return 0;
}

程序的运行结果如下：

2012-03-22 19:20:49.548 ObjectCopy[18042:403] array1: 0x7f9071414820,
(
  "TestObject: 0x7f90714141b0, x: 100, y: 50",
  "TestObject: 0x7f90714141c0, x: 200, y: 400",
  "TestObject: 0x7f9071414230, x: 300, y: 500"
)
2012-03-22 19:20:49.550 ObjectCopy[18042:403] array2: 0x7f9071414820,
(
  "TestObject: 0x7f90714141b0, x: 100, y: 50",
  "TestObject: 0x7f90714141c0, x: 200, y: 400",
  "TestObject: 0x7f9071414230, x: 300, y: 500"
)
2012-03-22 19:20:49.551 ObjectCopy[18042:403] mutableArray2: __NSArrayM, 0x7f9072800000,
(
  "TestObject: 0x7f90714141b0, x: 100, y: 50",
  "TestObject: 0x7f90714141c0, x: 200, y: 400",
  "TestObject: 0x7f9071414230, x: 300, y: 500"
)
2012-03-22 19:20:49.552 ObjectCopy[18042:403] After remove last object of mutableArray2
2012-03-22 19:20:49.552 ObjectCopy[18042:403] array1: 0x7f9071414820,
(
  "TestObject: 0x7f90714141b0, x: 100, y: 50",
  "TestObject: 0x7f90714141c0, x: 200, y: 400",
  "TestObject: 0x7f9071414230, x: 300, y: 500"
)
2012-03-22 19:20:49.553 ObjectCopy[18042:403] array2: 0x7f9071414820,
(
  "TestObject: 0x7f90714141b0, x: 100, y: 50",
  "TestObject: 0x7f90714141c0, x: 200, y: 400",
  "TestObject: 0x7f9071414230, x: 300, y: 500"
)
2012-03-22 19:20:49.553 ObjectCopy[18042:403] mutableArray2: 0x7f9072800000,
(
  "TestObject: 0x7f90714141b0, x: 100, y: 50",
  "TestObject: 0x7f90714141c0, x: 200, y: 400"
)
2012-03-22 19:20:49.557 ObjectCopy[18042:403] mutableArray3: 0x7f90729000d0,
(
  "TestObject: 0x7f90714141b0, x: 100, y: 50",
  "TestObject: 0x7f90714141c0, x: 200, y: 400"
)
2012-03-22 19:20:49.558 ObjectCopy[18042:403] array4: __NSArrayI, 0x7f9071416e70,
(
  "TestObject: 0x7f90714141b0, x: 100, y: 50",
  "TestObject: 0x7f90714141c0, x: 200, y: 400"
)

程序的运行结果有几点值得注意，首先是array1与array2的地址相同，因为NSArray对象在创建之后是不可以修改的。其次，NSArray的mutableCopy方法会返回一个NSMutableArray对象。第三，对于NSArray或者NSMutableArray来说，mutableCopy方法会创建新的可变数组对象，但其每个数组成员的值仅仅是原数组的一个指针赋值，这就是浅拷贝。而与之相对的则是深拷贝，即复制数组时不是复制数组每个元素的引用，而是创建一个与之相同的新对象。

第四，在NSArray对象上调用mutableCopy方法返回一个NSMutableArray对象，而在NSMutableArray对象上调用copy方法则返回一个NSArray对象，而不是NSMutableArray对象。

当然，以上讨论的是Foundation框架中的NSArray与NSMutableArray类，如果想要实现对自己创建的类的对象进行拷贝，则需要让类实现NSCopying协议。

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