copy 的實現原理與深淺拷貝

首先，從copy開始說，簡而言之，copy的目的就是生成一個新的實例，然後把其成員都按原實例賦值。對於非指針型的成員，比如BOOL, int, float，這樣的賦值可以直接進行。但是對於指針型的數據，比如Objc中用到的對象，就有Deep Copy和Shallow Copy的區別——這個和在C++中的基本上是一樣的：是生成新的成員對象，或是指向同一成員對象。 

瞭解了這點以後，再看看Copy在 Objetive-C中的實現方式。如果要調用一個對象的copy方法，這個對象必須遵循NSCopying的協議。這個協議中規定了一個方法：- (id)copyWithZone: ( NSZone  * )zone;我們就是通過實現這個方法給對象提供拷貝的功能。對於很多現有類，如NSString，NSDictionary，。。。這個方法已經實 現。假設我們現在自定義了一個類，需要爲這個類提供拷貝的功能，就需要自己來動手寫CopyWithZone的方法：示例如下：

這個是自定義的類：

1. @interface Product : NSObject <NSCopying>
   
2. {
   
3. NSString *productName;
   
4. float price;
   
5. id delegate;
   
6. }
   
7. 
   
8. @end

複製代碼

然後我們需要在Product類中實現NSCopying中的copyWithZone方法：

1. - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
   
2. {
   
3. Product *copy = [[[self class] allocWithZone: zone]
   
4. initWithProductName:[self productName]
   
5. price:[self price]]; //注意這裏，我們使用了class的allocWithZone的方法創建了一個拷貝，這裏假定Product類中有一個 initWithProductName: price:的初始化方法。那麼這樣調用後就得到了一個Product的副本，而且name和price都已經設置好了
   
6. 
   
7. [copy setDelegate:[self delegate]]; //這裏再設置delegate
   
8. 
   
9. return copy; //返回副本
   
10. }

複製代碼

那麼這樣，如果我們有一個product的實例, 假設爲product1，然後調用Product *product2 = [product1 copy];
就會使用我們上面寫的copyWithZone的方法創建一個product1的副本，然後賦值給product2。

這裏再以上面方法中的成員delegate爲例，解釋一下deep copy和shallow copy：

在 copyWithZone方法中，我們得到了一個新的product實例，但是delegate是個對象，所以在副本中，我們可以選擇創建一個新的 delegate對象（deep copy），或是指向同一個delegate（shallow copy）。這個就取決於Product類中的setDelegate:方法了。你可以選擇在setDelegate的時候，copy，也可以讓它們都指 向同一個對象（但是需要retain，原因可以自己思考一下），當然，簡單assign在某種情況下也是可以的。

假設在Product類中有setDelegate:方法，或是有delegate的property：

1. - (void)setDelegate: (id)aDelegate
   
2. {
   
3. [delegate release];
   
4. delegate = [delegate copy];
   
5. }

複製代碼

這 樣就是一個深拷貝了，因爲使用了delegate的copy方法得到了一個delegate的副本。至於如何得到delegate的副本，就要看 delegate的copyWithZone方法的實現了，不在這個層面的考慮中。也就是說，copy總是一中“遞歸”的形式，從上到下，我們可以一層一 層的考慮。

1. - (void)setDelegate: (id)aDelegate
   
2. {
   
3. [delegate release];
   
4. delegate = [aDelegate retain];
   
5. }

複製代碼

這樣操作後，delegate和aDelegate爲同一對象，但是爲了內存管理方面的要求，我們調用了retain來將reference count加了一。當然，如果不需要了，還可以直接賦值（assign）：

1. - (void)setDelegate: (id)aDelegate
   
2. {
   
3. delegate = aDelegate
   
4. }

複製代碼

你可以把這個例子自己實現一下，然後用log打一打內存，這個結構就很明瞭了。

然後再說一下可變副本（mutable copy）和不可變副本(immutable copy)：

可變和不可變的概念，我們之前通過NSDictionary和NSMutableDictionary的區別瞭解過。

一 般來說，如果我們的某個類需要區別對待這兩個功能——同時提供創建可變副本和不可變副本的話，一般在NSCopying協議規定的方法 copyWithZone中返回不可變副本；而在NSMutableCopying的mutableCopyWithZone方法中返回可變副本。然後調 用對象的copy和mutableCopy方法來得到副本。

舉個例子：

NSDictionary類已經遵循了NSCopying和NSMutableCopy的協議，也就是說我們可以調用它的copy和mutableCopy來得到不可變和可變的副本，程序如下：

1. NSDictionary *testDict = [[NSDictionary alloc]initWithObjectsAndKeys:@”hello”, @”test”,nil];
   
2. NSDictionary *destDict = [testDict copy];
   
3. NSLog(@”test Dict:%p,retain Count: %dndest Dict:%p, retain Count: %d”,testDict,[testDict retainCount],destDict,[destDict retainCount]);

複製代碼

這個在我機器上的運行結果爲：

test Dict:0x11f220, retain Count: 2

dest Dict:0x11f220,retain Count: 2

看 起來，兩個dict指向了同一片內存區域，但是retainCount加了1。這點需要理解一下，因爲我們使用NSCopying方法要返回一個不可變對 象。而且原來的testDict也是不可變的，那麼這裏的“副本”也就沒多大意義了（這就如同使用字符串常量時，系統會爲我們優化，聲明瞭多個字符串，但 是都是常量，且內容相等，那麼系統就只爲我們申請一塊空間，這個道理是一樣的）。既然都不可變，那麼指向同一個空間就可以了。這裏的copy和 retain沒什麼區別。

我們使用copyWithZone的方法返回immutable的對象，而不管原來的是可變的或是不可變的。我們再看一下如下代碼：

1. NSMutableDictionary *testDict = [[NSMutableDictionary alloc]initWithObjectsAndKeys:@”hello”, @”test”,nil];
   
2. NSMutableDictionary *destDict = [testDict copy];
   
3. NSLog(@”test Dict:%p,retain count:%dndest Dict:%p,retain count:%d”,testDict,[testDict retainCount],destDict,[destDict retainCount]);
   
4. [destDict setObject:@"what" forKey:@"test2"];

複製代碼

NSMutableDictionary是可變的，該代碼在我機器上運行的結果爲：

test Dict:0x20dcc0,retain count:1

dest Dict:0×209120,retain count:1

*** -[NSCFDictionary setObject:forKey:]: mutating method sent to immutable object

可 以看到因爲我們調用了可變對象的copy方法，這個不像之前的例子中一樣，只是retain了一下。這裏的test dict和dest Dict已經是兩個對象了，但是，copyWithZone的方法返回的是不可變的對象，因此之後的setObject: forKey:方法會出現錯誤。

下面這樣改一下就OK了。

1. NSMutableDictionary *testDict = [[NSMutableDictionary alloc]initWithObjectsAndKeys:@”hello”, @”test”,nil];
   
2. NSMutableDictionary *destDict = [testDict mutableCopy];
   
3. NSLog(@”test Dict:%p,retain count:%dndest Dict:%p,retain count:%d”,testDict,[testDict retainCount],destDict,[destDict retainCount]);
   
4. [destDict setObject:@"what" forKey:@"test2"];
   
5. NSLog(@”destDict:%@”,destDict);

複製代碼

運行結果爲：

test Dict:0×123550,retain count:1

dest Dict:0x10a460,retain count:1


因爲我們使用了mutableCopy來得到了一個可變副本。

Note：對於系統提供的所有既支持NSCopying，又支持NSMutableCopying的類。

copy方法，得到的是不可變對象，不管以前的是可變還是不可變。

mutableCopy方法，得到的是可變對象，不管以前的是可變還是不可變。