典型 cloning, copy, copyWithZone:, NSCopyObject()

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在 C++ 中，定义复制运算符和相关的操作是很重要的。在 Objective-C 中，运算法是不允许重定义的，所能做的就是要求提供一个正确的复制函数。

克隆操作在 Cocoa 中要求使用 NSCopying 协议实现。该协议要求一个实现函数：

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

这个函数的参数是一个内存区，用于指明需要复制那一块内存。Cocoa 允许使用不同的自定义区块。大多数时候默认的区块就已经足够，没必要每次都单独指定。幸运的是，NSObject 有一个函数

- ( id ) copy;

封装了 copyWithZone:，直接使用默认的区块作为参数。但它实际相当于 NSCopying 所要求的函数。另外，NSCopyObject() 提供一个不同的实现，更简单但同样也需要注意。下面的代码没有考虑 NSCopyObject()：

// 如果父类没有实现 copyWithZone:，并且没有使用 NSCopyObject() - ( id ) copyWithZone : ( NSZone * )zone  { // 创建对象 Foo * clone  = [ [Foo allocWithZone :zone ] init ];  // 实例数据必须手动复制 clone ->integer  = self ->integer;  // "integer" 是 int 类型的 // 使用子对象类似的机制复制 clone ->objectToClone  = [self ->objectToClone copyWithZone :zone ];  // 有些子对象不能复制，但是可以共享 clone ->objectToShare  = [self ->objectToShare retain ];  // 如果有设置方法，也可以使用 [clone setObject :self ->object ];  return clone;  }

注意，我们使用的是 allocWithZone: 而不是 alloc。alloc 实际上封装了 allocWithZone:，它传进的是默认的 zone。但是，我们应该注意父类的 copyWithZone: 的实现。

// 父类实现了 copyWithZone:，并且没有使用 NSCopyObject() - ( id ) copyWithZone : ( NSZone * )zone  { Foo * clone  = [super copyWithZone :zone ];  // 创建新的对象 // 必须复制当前子类的实例数据 clone ->integer  = self ->integer;  // "integer" 是 int 类型的 // 使用子对象类似的机制复制 clone ->objectToClone  = [self ->objectToClone copyWithZone :zone ];  // 有些子对象不能复制，但是可以共享 clone ->objectToShare  = [self ->objectToShare retain ];  // 如果有设置方法，也可以使用 [clone setObject :self ->object ];  return clone;  }

NSCopyObject()

NSObject 事实上并没有实现 NSCopying 协议（注意函数的原型不同），因此我们不能简单地使用 [super copy...] 这样的调用，而是类似 [[... alloc] init] 这种标准调用。NSCopyObject() 允许更简单的代码，但是需要注意指针变量（包括对象）。这个函数创建一个对象的二进制格式的拷贝，其原型是：

// extraBytes 通常是 0，可以用于索引实例数据的空间 id NSCopyObject ( id anObject,  unsigned int extraBytes,  NSZone *zone )

二进制复制可以复制非指针对象，但是对于指针对象，需要时刻记住它会创建一个指针所指向的数据的新的引用。通常的做法是在复制完之后重置指针。

// 如果父类没有实现 copyWithZone: - ( id ) copyWithZone : ( NSZone * )zone  { Foo * clone  = NSCopyObject (self,  0, zone );  // 以二进制形式复制数据 // clone->integer = self->integer; // 不需要，因为二进制复制已经实现了 // 需要复制的对象成员必须执行真正的复制 clone ->objectToClone  = [self ->objectToClone copyWithZone :zone ];  // 共享子对象必须注册新的引用 [clone ->objectToShare retain ];  // 设置函数看上去应该调用 clone->object. 但实际上是不正确的， // 因为这是指针值的二进制复制。 // 因此在使用 mutator 前必须重置指针 clone ->object  = nil;  [clone setObject :self ->object ];  return clone;  }    // 如果父类实现了 copyWithZone: - ( id ) copyWithZone : ( NSZone * )zone  { Foo * clone  = [super copyWithZone :zone ];  // 父类实现 NSCopyObject() 了吗？ // 这对于知道如何继续下面的代码很重要 clone ->integer  = self ->integer;  // 仅在 NSCopyObject() 没有使用时调用 // 如果有疑问，一个需要复制的子对象必须真正的复制 clone ->objectToClone  = [self ->objectToClone copyWithZone :zone ];  // 不管 NSCopyObject() 是否实现，新的引用必须添加 clone ->objectToShare  = [self ->objectToShare retain ]; clone ->object  = nil;  // 如果有疑问，最好重置 [clone setObject :self ->object ];  return clone;  }

Dummy-cloning, mutability, mutableCopy and mutableCopyWithZone:

如果需要复制不可改变对象，一个基本的优化是假装它被复制了，实际上是返回一个原始对象的引用。从这点上可以区分可变对象与不可变对象。

不可变对象的实例数据不能被修改，只有初始化过程能够给一个合法值。在这种情况下，使用“伪克隆”返回一个原始对象的引用就可以了，因为它本身和它的复制品都不能够被修改。此时，copyWithZone: 的一个比较好的实现是：

- ( id ) copyWithZone : ( NSZone * )zone  { // 返回自身，增加一个引用 return [self retain ];  }

retain 操作意味着将其引用加 1。我们需要这么做，因为当原始对象被删除时，我们还会持有一个复制品的引用。

“伪克隆”并不是无关紧要的优化。创建一个新的对象需要进行内存分配，相对来说这是一个比较耗时的操作，如果可能的话应该注意避免这种情况。这就是为什么需要区别可变对象和不可变对象。因为不可变对象可以在复制操作上做文章。我们可以首先创建一个不可变类，然后再继承这个类增加可变操作。Cocoa 中很多类都是这么实现的，比如 NSMutableString 是 NSString 的子类；NSMutableArray 是 NSArray 的子类；NSMutableData 是 NSData 的子类。

然而根据我们上面描述的内容，似乎无法从不可变对象安全地获取一个完全的克隆，因为不可变对象只能“伪克隆”自己。这个限制大大降低了不可变对象的可用性，因为它们从“真实的世界”隔离了出来。

除了 NSCopy 协议，还有一个另外的 NSMutableCopying 协议，其原型如下：

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

mutableCopyWithZone: 必须返回一个可变的克隆，其修改不能影响到原始对象。类似 NSObject 的 copy 函数，也有一个 mutableCopy 函数使用默认区块封装了这个操作。mutableCopyWithZone: 的实现类似前面的 copyWithZone: 的代码：

// 如果父类没有实现 mutableCopyWithZone: - ( id ) mutableCopyWithZone : ( NSZone * )zone  { Foo * clone  = [ [Foo allocWithZone :zone ] init ];  // 或者可用 NSCopyObject() clone ->integer  = self ->integer;  // 类似 copyWithZone:，有些子对象需要复制，有些需要增加引用 // 可变子对象使用 mutableCopyWithZone: 克隆 //... return clone;  }

不要忘记我们可以使用父类的 mutableCopyWithZone:

// 如果父类实现了 mutableCopyWithZone: - ( id ) mutableCopyWithZone : ( NSZone * )zone  { Foo * clone  = [super mutableCopyWithZone :zone ];  //... return clone;  }