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  • 从经典问题来看 Copy 方法

    经典面试题:为什么 NSString 类型成员变量的修饰属性用 copy 而不是 strong (或 retain ) ?

    在初学 iOS 的时候,可能会被灌输这么一个常识,切记 NSString 的 property 的修饰变量要写作 copy ,而不是 strong,那么这是为什么?

    我们在声明一个NSString属性时,对于其内存相关特性,通常有两种选择(基于ARC环境):strong与copy。那这两者有什么区别呢?什么时候该用strong,什么时候该用copy呢?让我们先来看个例子。

    示例

    我们定义一个类,并为其声明两个字符串属性,如下所示:

    @interface TestStringClass ()
    @property (nonatomic, strong) NSString *strongString;
    @property (nonatomic, copy) NSString *copyedString;
    @end

    上面的代码声明了两个字符串属性,其中一个内存特性是strong,一个是copy。下面我们来看看它们的区别。

    首先,我们用一个不可变字符串来为这两个属性赋值,

    - (void)test {
        NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"abc"];
        self.strongString = string;
        self.copyedString = string;
        NSLog(@"origin string: %p, %p", string, &string);
        NSLog(@"strong string: %p, %p", _strongString, &_strongString);
        NSLog(@"copy string: %p, %p", _copyedString, &_copyedString);
    }

    其输出结果是:

    origin string: 0x7fe441592e20, 0x7fff57519a48
    strong string: 0x7fe441592e20, 0x7fe44159e1f8
    copy string: 0x7fe441592e20, 0x7fe44159e200

    我们要以看到,这种情况下,不管是strong还是copy属性的对象,其指向的地址都是同一个,即为string指向的地址。如果我们换作MRC环境,打印string的引用计数的话,会看到其引用计数值是3,即strong操作和copy操作都使原字符串对象的引用计数值加了1。

    接下来,我们把string由不可变改为可变对象,看看会是什么结果。即将下面这一句

    NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"abc"];

    改成:

    NSMutableString *string = [NSMutableString stringWithFormat:@"abc"];

    其输出结果是:

    origin string: 0x7ff5f2e33c90, 0x7fff59937a48
    strong string: 0x7ff5f2e33c90, 0x7ff5f2e2aec8
    copy string: 0x7ff5f2e2aee0, 0x7ff5f2e2aed0

    可以发现,此时copy属性字符串已不再指向string字符串对象,而是深拷贝了string字符串,并让_copyedString对象指向这个字符串。在MRC环境下,打印两者的引用计数,可以看到string对象的引用计数是2,而_copyedString对象的引用计数是1。

    此时,我们如果去修改string字符串的话,可以看到:因为_strongString与string是指向同一对象,所以_strongString的值也会跟随着改变(需要注意的是,此时_strongString的类型实际上是NSMutableString,而不是NSString);而_copyedString是指向另一个对象的,所以并不会改变。

    结论

    由于NSMutableString是NSString的子类,所以一个NSString指针可以指向NSMutableString对象,让我们的strongString指针指向一个可变字符串是OK的。

    而上面的例子可以看出,当源字符串是NSString时,由于字符串是不可变的,所以,不管是strong还是copy属性的对象,都是指向源对象,copy操作只是做了次浅拷贝。

    当源字符串是NSMutableString时,strong属性只是增加了源字符串的引用计数,而copy属性则是对源字符串做了次深拷贝,产生一个新的对象,且copy属性对象指向这个新的对象。另外需要注意的是,这个copy属性对象的类型始终是NSString,而不是NSMutableString,因此其是不可变的。

    这里还有一个性能问题,即在源字符串是NSMutableString,strong是单纯的增加对象的引用计数,而copy操作是执行了一次深拷贝,所以性能上会有所差异。而如果源字符串是NSString时,则没有这个问题。

    所以,在声明NSString属性时,到底是选择strong还是copy,可以根据实际情况来定。不过,一般我们将对象声明为NSString时,都不希望它改变,所以大多数情况下,我们建议用copy,以免因可变字符串的修改导致的一些非预期问题。

    下面我们开始对 copy 和 mutableCopy 原理进行分析

    在opensource.apple.com的git仓库中的Runtime源码中有NSObject.mm这个文件,其中有如下方法是关于 copy 的:

    - (id)copy {
    
        return [(id)self copyWithZone:nil];
    
    }
    
    
    - (id)mutableCopy {
    
        return [(id)self mutableCopyWithZone:nil];
    
    }

    发现copy和mutableCopy两个方法只是简单调用了copyWithZone:和mutableCopyWithZone:两个方法。所以有了以下猜想:对于 NSString 和 NSMutableString,Foundation 框架已经为我们实现了 copyWithZone 和 mutableCopyWithZone 的源码。我在searchcode.com找到了 Hack 版的 NSString 和 NSMutableString 的 Source Code。

    在NSString.m中,看到了以下关于 copy 的方法。

    - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    
        if (NSStringClass == Nil)
    
            NSStringClass = [NSString class];
    
        return RETAIN(self);
    
    }
    
    
    - (id)mutableCopyWithZone:(NSZone*)zone {
    
        return [[NSMutableString allocWithZone:zone] initWithString:self];
    
    }

    而在 NSMutableString.m 中只发现了copyWithZone:和copy:方法,并且它调用了父类的全能初始化方法(designated initializer),所以构造出来的对象是由 NSString 持有的:

    -(id)copy {
    
        return [[NSString alloc] initWithString:self];
    
    }
    
    
    -(id)copyWithZone:(NSZone*)zone {
    
        return [[NSString allocWithZone:zone] initWithString:self];
    
    }

    也就是说, NSMutableString 进行 copy 的对象从源码上看也会变成深复制方法

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