Swift与OC中拷贝与可变性总结
2016-12-08 15:14
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Objective-C
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
对于一个OC中的对象来说,可能涉及拷贝的有三种操作:
1.retain操作: 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: 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。 2.copy方法: 调用copy方法需要实现NSCopying协议,并提供copyWithZone方法: - (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。 3.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:
![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1171077-c54f3506af03483b.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)
两种拷贝方式
浅拷贝与深拷贝
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
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 = [[NSMutableArray alloc] 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 = ( 1, 2 ) */
可变性
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 = [[NSMutableArray alloc] initWithObjects:@1, @2, nil]; NSMutableArray *array = [mutableArray copy]; [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 = [array1 copy]; // array1和array2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
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
结构体拷贝
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:var array1 = [1,2,3] var array2 = array1 array1[0] = 0 print(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
和OC中指针赋值类似,对象的直接赋值操作与拷贝无关:class Person { var name: String; init(name:String) { self.name = name } } let person1 = Person(name: "zxy") let person2 = 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:
class Person : NSObject, NSCopying { var name: String; init(name:String) { self.name = name } func copyWithZone(zone: NSZone) -> AnyObject { return Person(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:
protocol Copyable { func copy() -> Copyable } class Person : Copyable { var name: String; init(name:String) { self.name = name } func copy() -> Copyable { return Person(name: self.name) } } let person1 = Person(name: "zxy") let person2 = person1.copy() as! Person
这样就完美的实现Swift-Style拷贝了。
总结
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。直接复制意味着
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。
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