本文介绍 浅拷贝（Shallow Copy） 与 深拷贝（Deep Copy） 的含义、在 Objective-C / Foundation 中的表现、与内存的关系（引用计数、新对象分配、共享与独立），以及 NSCopying、属性 copy、Swift 值类型与写时拷贝。前置知识见 03-引用计数与MRC详解、04-ARC详解。
一、浅拷贝与深拷贝的定义
1.1 概念
| 类型 | 含义 | 内存上的表现 |
|---|
| 浅拷贝 | 只复制「当前这一层」：得到一个新对象（新指针），但对象内部的元素/子对象仍指向原有的实例。 | 新对象占用新内存（新引用计数）；内部元素不复制，多出一份对原元素的引用（引用计数 +1）。 |
| 深拷贝 | 递归复制整棵对象树：当前对象及其内部所有引用到的对象都重新创建一份。 | 整棵对象树都占用新内存，拷贝前后完全独立，无共享引用。 |
- 单层对象（如 NSString、NSData）：浅拷贝与深拷贝在「是否共享内容」上的差异，取决于类型是否可变、实现是否共享底层存储（如 copy 后可能共享 buffer，仅引用计数 +1）。
- 集合类（NSArray、NSDictionary 等）：浅拷贝 = 新容器 + 元素仍指向原元素；深拷贝 = 新容器 + 对每个元素再递归 copy，需自行实现或使用
initWithArray:copyItems:YES 等 API。
1.2 与内存、引用计数的关系
- 浅拷贝：生成一个新对象（容器或包装类），该对象对内部子对象的引用会使这些子对象的引用计数 +1；子对象本身不复制，内存上共享子对象。
- 深拷贝：生成全新的对象图，每个被拷贝的对象都有新内存、新引用计数；原对象与拷贝无共享，释放一方不影响另一方。
二、Foundation 中的 copy 与 mutableCopy
2.1 常见类型的拷贝语义（概览）
| 类型 | copy | mutableCopy | 说明 |
|---|
| NSString | 不可变副本（可能共享存储，引用计数 +1） | NSMutableString | 不可变 → 不可变 多为浅拷贝；不可变 → 可变 会分配新缓冲 |
| NSMutableString | 不可变 NSString（新内存） | NSMutableString（浅拷贝） | copy 得到不可变，防止外部修改 |
| NSArray | 浅拷贝，新数组、元素仍指向原元素 | NSMutableArray（浅拷贝） | 元素引用计数 +1，元素本身不复制 |
| NSDictionary | 浅拷贝 | NSMutableDictionary（浅拷贝） | 同上 |
| NSData | 浅拷贝（可能共享字节） | NSMutableData | 实现可能共享底层 buffer |
| 自定义类 | 由 copyWithZone: 实现决定 | 由 mutableCopyWithZone: 决定 | 可做浅拷贝或深拷贝 |
- 上述「浅拷贝」指：容器是新对象，元素仍是原对象引用；对容器增删不影响对方，对元素内容的修改可能影响对方（若元素可变）。
2.2 集合的「单层深拷贝」
[[NSArray alloc] initWithArray:array copyItems:YES]：会向每个元素发送 copy，得到新数组 + 一层新元素；若元素本身是集合，其内部不会递归 copy，因此是单层深拷贝，不是递归深拷贝。- 真正递归深拷贝需自己实现或使用序列化（如
NSKeyedArchiver）再反序列化，注意性能与内存。
三、NSCopying 与 NSMutableCopying
3.1 协议
- NSCopying：实现
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone；调用 [obj copy] 时最终走 copyWithZone:。
- NSMutableCopying：实现
- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone；调用 [obj mutableCopy] 时走 mutableCopyWithZone:。
3.2 拷贝与内存管理
- ARC：copy/mutableCopy 返回的对象由调用方持有（引用计数 +1），遵循 ARC 规则。
- MRC：返回的对象为调用方拥有，需在适当时机 release 或 autorelease；在
copyWithZone: 里返回的对象应为 +1 所有权（alloc 或 copy 出来的）。
3.3 自定义类的浅拷贝与深拷贝示例（概念）
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
MyClass *copy = [[MyClass allocWithZone:zone] init];
copy.name = self.name;
copy.child = self.child;
return copy;
}
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
MyClass *copy = [[MyClass allocWithZone:zone] init];
copy.name = [self.name copy];
copy.child = [self.child copy];
return copy;
}
- 选择浅拷贝还是深拷贝取决于业务：共享子对象可省内存但需注意多线程/可变性；完全独立则省心但内存与耗时更大。
四、属性的 copy 与内存
4.1 copy 属性
- 声明为
@property (copy) NSString *name 时，setter 会对传入值调用 copy，即持有的是「传入对象的拷贝」的所有权；若传入的是 NSMutableString，拷贝后得到不可变 NSString，避免外部在别处修改导致当前实例被意外改动。
- 对 Block 使用 copy 属性：Block 的 copy 会把栈 Block 拷贝到堆（见 10-Block内存管理），并持有该堆 Block；与「深浅拷贝」中的「拷贝」语义不同，但都涉及「新对象 + 引用计数」。
4.2 深浅拷贝与属性
- 若属性是 集合（如 NSArray），用 copy 只是对集合本身做浅拷贝（新容器、元素仍共享）；若希望「外部传入的数组」与内部完全隔离，要么接受浅拷贝（元素共享），要么在 setter 里做一层
initWithArray:copyItems:YES 或自定义深拷贝，并注意内存与性能。
五、内存注意与选型
5.1 浅拷贝
| 优点 | 缺点 |
|---|
| 省内存、速度快 | 与原对象共享子对象；若子对象可变，一边修改会影响另一边；多线程需额外同步 |
5.2 深拷贝
| 优点 | 缺点 |
|---|
| 完全独立，无共享，线程安全更易控制 | 内存与 CPU 开销大，递归深拷贝需防循环引用与栈溢出 |
5.3 何时用哪种
- 浅拷贝：只关心「多一份容器引用」、元素共享可接受（或元素不可变）时；Foundation 的
copy/mutableCopy 默认多为浅拷贝（容器层）。
- 深拷贝：需要「完全独立副本」、避免外部修改或跨线程共享可变状态时；可单层深拷贝（
copyItems:YES）或自定义递归深拷贝。
六、流程图：浅拷贝与深拷贝的内存关系（概念）
flowchart TB
subgraph 浅拷贝
A1[原容器] --> A2[新容器]
A1 --> A3[元素a]
A2 --> A3
end
subgraph 深拷贝
B1[原容器] --> B2[新容器]
B1 --> B3[元素a]
B2 --> B4[元素a 的副本]
end
七、Swift 中的「拷贝」与内存
7.1 值类型与引用类型
- 值类型（struct、enum、基础类型）：赋值与传参是拷贝语义（复制一份值）；从「不共享同一块堆对象」的角度看，更像「深拷贝」。
- 引用类型（class）：赋值与传参是引用，不产生新对象，仅多一个指针；若要独立副本需显式实现拷贝（如实现
NSCopying 或自定义 copy() 方法）。
7.2 写时拷贝（Copy-on-Write）
- Array、Dictionary、Set 等是值类型，但底层存储可能共享 buffer；修改时才复制一份（Copy-on-Write），既保证值语义又减少不必要的内存与拷贝开销。
- 与 OC 的「浅拷贝」不同：Swift 集合的「拷贝」在未修改前可能共享存储，修改时再分配新内存，由标准库保证语义正确。COW 原理、Swift 实现要点（如
isKnownUniquelyReferenced）及与内存的关系见 12-Option与内存优化技术 中的「Copy-on-Write」一节。
八、思维导图：深浅拷贝与内存
mindmap
root((深浅拷贝与内存))
概念
浅拷贝 新对象 共享元素
深拷贝 新对象 递归复制
引用计数
浅拷贝 元素 rc+1
深拷贝 全新对象图
Foundation
copy mutableCopy
集合 copyItems
NSCopying
copyWithZone
自定义浅/深拷贝
属性 copy
setter 调 copy
Block NSString
Swift
值类型 拷贝语义
CopyOnWrite
九、参考文献
