iOS：copy的本质
基本概念
就 iOS 开发而言，关于 copy 的几个概念：
- 拷贝：即复制，目的是产生副本，让原对象和副本相互独立，互不影响；
- 不可变拷贝：即 copy 方法，无论原对象是否可变，都产生不可变副本；
- 可变拷贝：即 mutableCopy 方法，无论原对象是否可变，都产生可变副本；
- 深拷贝：内容拷贝，产生新的对象；
- 浅拷贝：指针拷贝，不产生新的对象；
由上可知，copy 和深拷贝是两个概念，两者并不一定相等，先给结果：
- 源对象不可变时，copy 方法就是浅拷贝；
- 源对象可变时，copy 方法就是深拷贝；
- mutableCopy 方法无论何种情况都是深拷贝；
代码分析
关闭 ARC 的情况下，先看两段代码：
情况一：NSString
int main(int argc, const char * argv[]) {@autoreleasepool {NSString *str1 = [[NSString alloc] initWithFormat:@"123abcdefghijklmn"];NSString *str2 = [str1 copy];NSMutableString *str3 = [str1 mutableCopy];NSLog(@"%zd %zd %zd",str1.retainCount, str2.retainCount, str3.retainCount);NSLog(@"%p %p %p",str1, str2, str3);}return 0;
}
猜一猜打印的结果是什么？结果如下：
2019-12-26 17:23:23.020793+0800 XKCopyTest[1862:60872367] 2 2 1
2019-12-26 17:23:23.021176+0800 XKCopyTest[1862:60872367] 0x100610460 0x100610460 0x1006103b0
Program ended with exit code: 0
先不看引用计数器，先看看内存地址，从打印结果中可以看出：
- str1 是
NSString类型，属于不可变对象； - str2 中的调用的
copy方法表示是不可变拷贝，需要得到一个不可变副本； - str2 的地址和 str1 地址相等，没有产生新的对象；
由此可以进一步得出第一个结论：
- str2 中的拷贝是浅拷贝；
因为str2地址不变， 指向的仍然是str1所指向的那个对象，没有产生新的对象，所以此时的拷贝是浅拷贝；
- 浅拷贝中的
copy方法等价于retain
因为是浅拷贝，没有产生新的对象，指针 str2 仍然指向源对象，所以此时copy方法执行的逻辑等价于retain，也就是仅仅让源对象的引用计数器增加了1，所以最终 str1.retainCount的结果是 2 。因为 str2 指向源对象，所以自然而言的str2.retainCount的打印结果也是2。
这里需要解释下如此设计的原因，就像我们在使用 PC 文件时进行拷贝一样，拷贝的本质是要生成一个和源文件相互独立，互不干扰的副本，说具体点就是两个文件修改之后不影响另外一个文件。因为 str1 是不可变对象，copy方法生成的也是不可变对象，源对象本来就不可变，所以就不存在源对象被修改的情况了，所以直接把str2指向源对象，既可以实现拷贝的相互独立，互不干扰的宗旨，还不用生成新的内存，节省内存空间，一举两得。
再来看看 str3，从打印结果中我们可以得出：
- str3 中调用的
mutableCopy表示可变拷贝，需要得到一个可变的副本； str3的地址和str1不相等，证明产生了一个新的对象；
因为产生了新的对象，所以str3中的拷贝操作属于深拷贝。str3也就指向了新产生的对象的内存地址，于是乎引用计数器就是 1。而 str1和str2指针所指向的对象是相同的，且被str1和str2指向(引用)，所以最终引用计数器打印结果为2。
情况二：NSMutableString
将str1改成可变类型，也就是NSMutableString，代码如下：
int main(int argc, const char * argv[]) {@autoreleasepool {NSMutableString *str1 = [[NSMutableString alloc] initWithFormat:@"123abcdefghijklmn"];NSString *str2 = [str1 copy];NSMutableString *str3 = [str1 mutableCopy];NSLog(@"%zd %zd %zd",str1.retainCount, str2.retainCount, str3.retainCount);NSLog(@"%p %p %p",str1, str2, str3);}return 0;
}
打印结果又是怎么样的？结果如下：
2019-12-26 17:29:07.661591+0800 XKCopyTest[1937:60876834] 1 1 1
2019-12-26 17:29:07.661965+0800 XKCopyTest[1937:60876834] 0x10057c600 0x1005086d0 0x100508700
Program ended with exit code: 0
理解了情况一，再来看这个就比较简单了，从打印结果和代码中可以得出结论：
- str2 中的拷贝属于深拷贝；
str2 中的 copy 仍然属于不可变拷贝，但是源对象是可变对象，所以必定会生成一个新对象，产生了新的对象就属于内容拷贝，自然就是深拷贝；
- mutableCopy 必定是深拷贝；
mutableCopy 需要生成可变的副本，所以无论源对象是可变对象还是不可变对象，mutableCopy方法都会生成一个新的对象，所以必定是深拷贝。
对于 array、dictionary、data，也是同理，本文就不再赘述。
copy 修饰属性
上文中知道了，拷贝分深拷贝和浅拷贝，那么@property中的copy关键字是干嘛的呢？有没有 mutablecopy 关键字呢？
先说结论：
- 属性中
copy关键字的作用就是调用被赋值给属性的对象的copyWithZone方法，并将返回值赋值给属性;
再来看源码, 首先看一段我们常用的属性声明代码：
@interface XKPerson()
@property (copy, nonatomic) NSString *name;
@property (assign, nonatomic) NSInteger age;@end@implementation XKPerson@end
使用编译指令生成 cpp 文件：
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc XKPerson.m -o XKPerson.cpp
然后我们来找找property最后生成的代码是怎样的，cpp 文件中关于属性的实现代码如图所示：
// @interface XKPerson()
// @property (copy, nonatomic) NSString *name;
// @property (assign, nonatomic) NSInteger age;
/* @end */// @implementation XKPersonstatic NSString * _I_XKPerson_name(XKPerson * self, SEL _cmd) { return (*(NSString **)((char *)self + OBJC_IVAR_$_XKPerson$_name)); }
extern "C" __declspec(dllimport) void objc_setProperty (id, SEL, long, id, bool, bool);static void _I_XKPerson_setName_(XKPerson * self, SEL _cmd, NSString *name) { objc_setProperty (self, _cmd, __OFFSETOFIVAR__(struct XKPerson, _name), (id)name, 0, 1); }static NSInteger _I_XKPerson_age(XKPerson * self, SEL _cmd) { return (*(NSInteger *)((char *)self + OBJC_IVAR_$_XKPerson$_age)); }
static void _I_XKPerson_setAge_(XKPerson * self, SEL _cmd, NSInteger age) { (*(NSInteger *)((char *)self + OBJC_IVAR_$_XKPerson$_age)) = age; }
// @end
也就是说，@property只是告诉编译器，帮我生成 setter和 getter方法，也就是声明并实现了四个方法：
- static NSString * _I_XKPerson_name
- static void I_XKPerson_setName
- static NSInteger _I_XKPerson_age
- static void I_XKPerson_setAge
这里，因为我们在探究属性中的 copy，而且 copy 只在设置属性的时候起作用，所以我们只需要关注 _I_XKPerson_setName_ 这个方法即可，其核心是调用了objc_setProperty()这个函数，那么我们来到 objc4 的源码，下载 源码后看看objc_setProperty这个函数做了啥，代码如下：
#define MUTABLE_COPY 2void objc_setProperty(id self, SEL _cmd, ptrdiff_t offset, id newValue, BOOL atomic, signed char shouldCopy)
{bool copy = (shouldCopy && shouldCopy != MUTABLE_COPY);bool mutableCopy = (shouldCopy == MUTABLE_COPY);// copy 和 mutableCopy最多只有一个为真(1)reallySetProperty(self, _cmd, newValue, offset, atomic, copy, mutableCopy);
}
其余代码就不贴了，MUTABLE_COPY值为2，而setter中传的值为1，最终会进入到reallySetProperty这个方法：
static inline void reallySetProperty(id self, SEL _cmd, id newValue, ptrdiff_t offset, bool atomic, bool copy, bool mutableCopy)
{if (offset == 0) {// 修改 isa 指向object_setClass(self, newValue);return;}id oldValue;id *slot = (id*) ((char*)self + offset);// copy的逻辑if (copy) {// 属性修饰关键字只有 copynewValue = [newValue copyWithZone:nil];} else if (mutableCopy) {// 属性修饰关键字只有 copy , 这里是实现了 mutableCopying 协议时的处理逻辑newValue = [newValue mutableCopyWithZone:nil];} else {if (*slot == newValue) return;newValue = objc_retain(newValue);}if (!atomic) {oldValue = *slot;*slot = newValue;} else {spinlock_t& slotlock = PropertyLocks[slot];slotlock.lock();oldValue = *slot;*slot = newValue; slotlock.unlock();}// 释放原对象objc_release(oldValue);
}
其实这段代码还是挺经典的，但是我们只看 copy 的部分：
// copy的逻辑if (copy) {// 属性修饰关键字只有 copy ，所以最终会进入到这里newValue = [newValue copyWithZone:nil];} else if (mutableCopy) {// 属性修饰关键字只有 copy , 这里是实现了 mutableCopying 协议时的处理逻辑newValue = [newValue mutableCopyWithZone:nil];} else {if (*slot == newValue) return;// NSString等不可变对象调用copy，其内部的代码逻辑会走到这里来// 此时 copy 不产生新的对象，属于浅拷贝，所以 copy 和 retain 的代码逻辑等价(但是可不能将 copy 关键字替换成 retain 哦
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