iOS理解NSCopying协议

如何让自定义对象支持 copy 操作？是重写 copy 方法么？当然不是，而是需要让自定义类实现 NSCopying 协议，该协议只有一个方法:

- (id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone;

以前开发程序时，会把内存分成不同的"区"，而对象会创建在某个区里。现在不用了，每个程序只有一个"默认区"(default zone)，实现该方法时，不必担心其中的 zone 参数。例如，我们要让自定义的 ACLStudent 类支持拷贝功能，则可以像如下这样:

ACLStudent.h

@interface ACLStudent : NSObject <NSCopying>

@property (nonatomic, assign, readonly) NSInteger studentId;
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *firstName;
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *lastName;

- (instancetype)initWithStudentId:(NSInteger)studentId firstName:(NSString *)firstName lastName:(NSString *)lastName;
@end
-----

ACLStudent.m

@implementation ACLStudent

- (instancetype)initWithStudentId:(NSInteger)studentId firstName:(NSString *)firstName lastName:(NSString *)lastName {
    self = [super init];
    if (self) {
        _studentId = studentId;
        _firstName = [firstName copy];
        _lastName = [lastName copy];
    }
    
    return self;
}

- (instancetype)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    ACLStudent *copy = [[[self class] allocWithZone:zone] initWithStudentId:_studentId firstName:_firstName lastName:_lastName];
    
    return copy;
}

+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly {
    return YES;
}

@end

上例中 copyWithZone: 方法使用了全能初始化方法(designated initializer)来执行拷贝对象的所有初始化工作。这里需要注意，对于未能在全能初始化方法中设置好的变量，需要在 copyWithZone: 方法中做特殊处理。例如，如果在 ACLStudent 类中增加一个变量，来存储当前学生所选选修课的科目，完整代码变成如下:


ACLStudent.h

@class ACLCourse;
@interface ACLStudent : NSObject <NSCopying>

@property (nonatomic, assign, readonly) NSInteger studentId;
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *firstName;
@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *lastName;

- (instancetype)initWithStudentId:(NSInteger)studentId firstName:(NSString *)firstName lastName:(NSString *)lastName;

- (void)addElective:(ACLCourse *)course;

- (void)removeElective:(ACLCourse *)course;
@end
--------

@implementation ACLStudent {
    NSMutableSet *_electives;  /**< 选修科目 */
}

- (instancetype)initWithStudentId:(NSInteger)studentId firstName:(NSString *)firstName lastName:(NSString *)lastName {
    self = [super init];
    if (self) {
        _studentId = studentId;
        _firstName = [firstName copy];
        _lastName = [lastName copy];
        
        _electives = [NSMutableSet new];
    }
    
    return self;
}

- (void)addElective:(ACLCourse *)course {
    [_electives addObject:course];
}

- (void)removeElective:(ACLCourse *)course {
    [_electives removeObject:course];
}

- (instancetype)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    ACLStudent *copy = [[[self class] allocWithZone:zone] initWithStudentId:_studentId firstName:_firstName lastName:_lastName];
    copy->_electives = [[NSMutableSet alloc] initWithSet:_electives copyItems:YES];
    
    return copy;
}

+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly {
    return NO;
}

@end

注意全能初始化方法和 copyWithZone: 方法实现的变化, 这里我们对 _electives 对象执行的是深拷贝。

假如我们想让自定义对象支持 mutableCopy 操作，那又应该怎么操作呢?这需要自定义对象遵循 NSMutableCopying 协议, 该协议也只有一个方法:

- (id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone;

其与 copy 相似，也是使用默认的 zone 参数来调用 mutableCopyWithZone:。

如果类分为可变版本和不可变版本，那么就应该实现 NSMutableCopying, 且在可变类中覆写 copyWithZone: 方法时，应该返回一份不可变的版本。无论当前实例是否可变，若需获取其可变版本的拷贝，均应调用 mutableCopy 方法，若需不可变的拷贝，则总应该调用 copy 方法。例如对于不可变的 NSArray 和可变的 NSMutableArray，以下关系总是成立:

1 2	- [NSMutableArray copy] => NSArray - [NSArray mutableCopy] => NSMutableArray

如何对 NSArray 执行深拷贝呢？苹果官方文档 Copying Collections 提供了以下两种方法。

方法1:

1	NSArray *deepCopyArray=[[NSArray alloc] initWithArray:someArray copyItems:YES];

这种方式执行拷贝时，someArray 中的可变对象是执行深拷贝，而对于不可变对象，仍然执行的是浅拷贝。

方法2:

1	NSArray *trueDeepCopyArray = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithData:[NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:oldArray]];

这种方式实现的是真正意义上的深拷贝，oldArray 中所有元素都是深拷贝。

那么 copy 和 mutableCopy 返回的对象是执行的深拷贝还是浅拷贝呢？这篇博客 [copy与mutableCopy][] 对系统对象执行 copy 和 mutableCopy 时到底执行的深拷贝还是浅拷贝进行了讨论。其中系统对象分为了两类:

系统的非容器类对象，如 NSString、NSMutableString、NSNumber 等。
系统的容器类对象，如 NSArray、NSMutableArray、NSDictionary、NSMutableDictionary 等。

现把结论摘抄如下:

对于系统的非容器类对象，如果对一不可变对象(如 NSString)复制，copy 是指针复制(浅拷贝)和 mutableCopy 就是对象复制(深拷贝); 如果是对可变对象(如 NSMutableString)复制，copy 和 mutableCopy 都是深拷贝，但是 copy 返回的对象是不可变的。
对于系统的容器类对象，对不可变对象(如 NSArray)进行复制，copy 是指针复制(浅拷贝)， mutableCopy 是对象复制(深拷贝), 但是不管是 copy 还是 mutableCopy, 且不论容器内对象是可变还是不可变，返回的容器内对象都是指针复制(浅拷贝)。
对于系统的容器类对象，对可变对象(如 NSMutableArray)进行复制时，copy 和 mutableCopy 都是对象复制(深拷贝)，但是不管是 copy 还是 mutableCopy，且不论容器内对象是可变还是不可变，返回的容器内对象都是指针复制(浅拷贝)。

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CaryaLiu