iOS 深入理解“属性”及其关键字

用@property声明的NSString（或NSArray，NSDictionary）经常使用copy关键字，为什么？如果改用strong关键字，可能造成什么问题？

因为父类指针可以指向子类对象,使用copy的目的是为了让本对象的属性不受外界影响,使用copy无论给我传入是一个可变对象还是不可对象,我本身持有的就是一个不可变的副本.
如果我们使用是strong,那么这个属性就有可能指向一个可变对象,如果这个可变对象在外部被修改了,那么会影响该属性.

copy此特质所表达的所属关系与strong类似。然而设置方法并不保留新值，而是将其“拷贝” (copy)。当属性类型为NSString时，经常用此特质来保护其封装性，因为传递给设置方法的新值有可能指向一个NSMutableString类的实例。这个类是NSString的子类，表示一种可修改其值的字符串，此时若是不拷贝字符串，那么设置完属性之后，字符串的值就可能会在对象不知情的情况下遭人更改。所以，这时就要拷贝一份“不可变” (immutable)的字符串，确保对象中的字符串值不会无意间变动。只要实现属性所用的对象是“可变的” (mutable)，就应该在设置新属性值时拷贝一份，以防止之后“值”被可变。

为了理解这种做法，首先要知道，对非集合类对象的copy操作：

在非集合类对象中：对immutable对象进行copy操作，是指针复制，mutableCopy操作时内容复制；对mutable对象进行copy和mutableCopy都是内容复制。用代码简单表示如下：

[immutableObject copy] // 浅复制
[immutableObject mutableCopy] //深复制
[mutableObject copy] //深复制
[mutableObject mutableCopy] //深复制

比如以下代码：

NSMutableString *string = [NSMutableString stringWithString:@"origin"];//copy
NSString *stringCopy = [string copy];

查看内存，会发现 string、stringCopy 内存地址都不一样，说明此时都是做内容拷贝、深拷贝。即使你进行如下操作：

[string appendString:@"origion!"]

stringCopy的值也不会因此改变，但是如果不使用copy，stringCopy的值就会被改变。集合类对象以此类推。所以，

用@property声明 NSString、NSArray、NSDictionary 经常使用copy关键字，是因为他们有对应的可变类型：NSMutableString、NSMutableArray、NSMutableDictionary，他们之间可能进行赋值操作，为确保对象中的字符串值不会无意间变动，应该在设置新属性值时拷贝一份。

参考链接：iOS 集合的深复制与浅复制

3.让自己的类用 copy 修饰符，重写带 copy 关键字的 setter

若想令自己所写的对象具有拷贝功能，则需实现NSCopying协议。如果自定义的对象分为可变版本与不可变版本，那么就要同时实现NSCopyiog与NSMutableCopying协议。

具体步骤：

需声明该类遵从NSCopying协议
实现NSCopying协议。该协议只有一个方法:
```
- (id)copyWithZone: (NSZone*) zone
```
注意：一提到让自己的类用 copy 修饰符，我们总是想覆写copy方法，其实真正需要实现的却是“copyWithZone”方法。

以第一题的代码为例：

// .h文件
// /luohanchenyilong/
// /ChenYilong
// 修改完的代码

typedef NS_ENUM(NSInteger, CYLSex) {
    CYLSexMan,
    CYLSexWoman
};

@interface CYLUser : NSObject<NSCopying>

@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *name;
@property (nonatomic, assign, readonly) NSUInteger age;
@property (nonatomic, assign, readonly) CYLSex sex;

- (instancetype)initWithName:(NSString *)name age:(NSUInteger)age sex:(CYLSex)sex;
+ (instancetype)userWithName:(NSString *)name age:(NSUInteger)age sex:(CYLSex)sex;

@end

然后实现协议中规定的方法：

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    CYLUser *copy = [[[self class] allocWithZone:zone] 
                     initWithName:_name
                                  age:_age
                                  sex:_sex];
    return copy;
}

但在实际的项目中，不可能这么简单，遇到更复杂一点，比如类对象中的数据结构可能并未在初始化方法中设置好，需要另行设置。举个例子，假如CYLUser中含有一个数组，与其他CYLUser对象建立或解除朋友关系的那些方法都需要操作这个数组。那么在这种情况下，你得把这个包含朋友对象的数组也一并拷贝过来。下面列出了实现此功能所需的全部代码:

// .h文件
// /luohanchenyilong/
// /ChenYilong
// 以第一题《风格纠错题》里的代码为例

typedef NS_ENUM(NSInteger, CYLSex) {
    CYLSexMan,
    CYLSexWoman
};

@interface CYLUser : NSObject<NSCopying>

@property (nonatomic, copy, readonly) NSString *name;
@property (nonatomic, assign, readonly) NSUInteger age;
@property (nonatomic, assign, readonly) CYLSex sex;

- (instancetype)initWithName:(NSString *)name age:(NSUInteger)age sex:(CYLSex)sex;
+ (instancetype)userWithName:(NSString *)name age:(NSUInteger)age sex:(CYLSex)sex;
- (void)addFriend:(CYLUser *)user;
- (void)removeFriend:(CYLUser *)user;

@end

// .m文件

// .m文件
// /luohanchenyilong/
// /ChenYilong
// 

@implementation CYLUser {
    NSMutableSet *_friends;
}

- (void)setName:(NSString *)name {
    _name = [name copy];
}

- (instancetype)initWithName:(NSString *)name 
                             age:(NSUInteger)age 
                             sex:(CYLSex)sex {
     if(self = [super init]) {
        _name = [name copy];
        _age = age;
        _sex = sex;
        _friends = [[NSMutableSet alloc] init];
     }
     return self;
}

- (void)addFriend:(CYLUser *)user {
    [_friends addObject:user];
}

- (void)removeFriend:(CYLUser *)user {
    [_friends removeObject:person];
}

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
    CYLUser *copy = [[[self class] allocWithZone:zone] 
                     initWithName:_name
                                  age:_age
                                  sex:_sex];
    copy->_friends = [[NSMutableSet alloc] initWithSet:_friends 
                                             copyItems:YES];
    return copy;
}@end

4.@property 的本质：ivar、getter、setter

@property 的本质是什么？

@property = ivar + getter + setter;

下面解释下：

“属性” (property)有两大概念：ivar（实例变量）、存取方法（access method ＝ getter + setter）。

“属性” (property)作为 Objective-C 的一项特性，主要的作用就在于封装对象中的数据。 Objective-C 对象通常会把其所需要的数据保存为各种实例变量。实例变量一般通过“存取方法”(access method)来访问。其中，“获取方法” (getter)用于读取变量值，而“设置方法” (setter)用于写入变量值。这个概念已经定型，并且经由“属性”这一特性而成为Objective-C 2.0的一部分。而在正规的 Objective-C 编码风格中，存取方法有着严格的命名规范。正因为有了这种严格的命名规范，所以 Objective-C 这门语言才能根据名称自动创建出存取方法。其实也可以把属性当做一种关键字，其表示:

编译器会自动写出一套存取方法，用以访问给定类型中具有给定名称的变量。所以你也可以这么说：

@property = getter + setter;

例如下面这个类：

@interface Person : NSObject 
@property NSString *firstName; 
@property NSString *lastName; 
@end

上述代码写出来的类与下面这种写法等效：

@interface Person : NSObject 
- (NSString *)firstName; 
- (void)setFirstName:(NSString *)firstName; 
- (NSString *)lastName; 
- (void)setLastName:(NSString *)lastName; 
@end

ivar、getter、setter 是如何生成并添加到这个类中的?

“自动合成”( autosynthesis)

完成属性定义后，编译器会自动编写访问这些属性所需的方法，此过程叫做“自动合成”( autosynthesis)。需要强调的是，这个过程由编译器在编译期执行，所以编辑器里看不到这些“合成方法”(synthesized method)的源代码。除了生成方法代码 getter、setter 之外，编译器还要自动向类中添加适当类型的实例变量，并且在属性名前面加下划线，以此作为实例变量的名字。在前例中，会生成两个实例变量，其名称分别为 _firstName与_lastName。也可以在类的实现代码里通过 @synthesize语法来指定实例变量的名字.（关于@synthesize看第9点）

@implementation Person 
@synthesize firstName = _myFirstName; 
@synthesize lastName = myLastName; 
@end

我为了搞清属性是怎么实现的,曾经反编译过相关的代码,他大致生成了五个东西

OBJC_IVAR_$类名$属性名称 ：该属性的“偏移量” (offset)，这个偏移量是“硬编码” (hardcode)，表示该变量距离存放对象的内存区域的起始地址有多远。
setter与getter方法对应的实现函数
ivar_list ：成员变量列表
method_list ：方法列表
prop_list ：属性列表

也就是说我们每次在增加一个属性,系统都会在ivar_list中添加一个成员变量的描述,在method_list中增加setter与getter方法的描述,在属性列表中增加一个属性的描述,然后计算该属性在对象中的偏移量,然后给出setter与getter方法对应的实现,在setter方法中从偏移量的位置开始赋值,在getter方法中从偏移量开始取值,为了能够读取正确字节数,系统对象偏移量的指针类型进行了类型强转.

5.@protocol 和 category 中使用 @property

在protocol中使用property只会生成setter和getter方法声明,我们使用属性的目的,是希望遵守我协议的对象能实现该属性
category 使用 @property 也是只会生成setter和getter方法的声明,如果我们真的需要给category增加属性的实现,需要借助于运行时的两个函数：
1. objc_setAssociatedObject
2. objc_getAssociatedObject

如何实现 weak 属性

要实现weak属性，首先要搞清楚weak属性的特点：

weak 此特质表明该属性定义了一种“非拥有关系” (nonowning relationship)。为这种属性设置新值时，设置方法既不保留新值，也不释放旧值。此特质同assign类似，然而在属性所指的对象遭到摧毁时，属性值也会清空(nil out)。

那么runtime如何实现weak变量的自动置nil？

runtime 对注册的类，会进行布局，对于 weak 对象会放入一个 hash 表中。用 weak 指向的对象内存地址作为 key，当此对象的引用计数为0的时候会 dealloc，假如 weak 指向的对象内存地址是a，那么就会以a为键，在这个 weak 表中搜索，找到所有以a为键的 weak 对象，从而设置为 nil。

（注：在下文的《使用runtime Associate方法关联的对象，需要在主对象dealloc的时候释放么？》里给出的“对象的内存销毁时间表”也提到__weak引用的解除时间。）

我们可以设计一个函数（伪代码）来表示上述机制：

objc_storeWeak(&a, b)函数：

objc_storeWeak函数把第二个参数--赋值对象（b）的内存地址作为键值key，将第一个参数--weak修饰的属性变量（a）的内存地址（&a）作为value，注册到 weak 表中。如果第二个参数（b）为0（nil），那么把变量（a）的内存地址（&a）从weak表中删除，

你可以把objc_storeWeak(&a, b)理解为：objc_storeWeak(value, key)，并且当key变nil，将value置nil。

在b非nil时，a和b指向同一个内存地址，在b变nil时，a变nil。此时向a发送消息不会崩溃：在Objective-C中向nil发送消息是安全的。

而如果a是由assign修饰的，则：在b非nil时，a和b指向同一个内存地址，在b变nil时，a还是指向该内存地址，变野指针。此时向a发送消息极易崩溃。

下面我们将基于objc_storeWeak(&a, b)函数，使用伪代码模拟“runtime如何实现weak属性”：

// 使用伪代码模拟：runtime如何实现weak属性
// /luohanchenyilong/
// /ChenYilong

 id obj1;
 objc_initWeak(&obj1, obj);
/*obj引用计数变为0，变量作用域结束*/
 objc_destroyWeak(&obj1);

下面对用到的两个方法objc_initWeak和objc_destroyWeak做下解释：

总体说来，作用是：通过objc_initWeak函数初始化“附有weak修饰符的变量（obj1）”，在变量作用域结束时通过objc_destoryWeak函数释放该变量（obj1）。

下面分别介绍下方法的内部实现：

objc_initWeak函数的实现是这样的：在将“附有weak修饰符的变量（obj1）”初始化为0（nil）后，会将“赋值对象”（obj）作为参数，调用objc_storeWeak函数。

obj1 = 0；
obj_storeWeak(&obj1, obj);

也就是说：

weak 修饰的指针默认值是 nil （在Objective-C中向nil发送消息是安全的）

然后obj_destroyWeak函数将0（nil）作为参数，调用objc_storeWeak函数。

objc_storeWeak(&obj1, 0);

前面的源代码与下列源代码相同。

// 使用伪代码模拟：runtime如何实现weak属性
// /luohanchenyilong/
// /ChenYilong

id obj1;
obj1 = 0;
objc_storeWeak(&obj1, obj);
/* ... obj的引用计数变为0，被置nil ... */
objc_storeWeak(&obj1, 0);

objc_storeWeak函数把第二个参数--赋值对象（obj）的内存地址作为键值，将第一个参数--weak修饰的属性变量（obj1）的内存地址注册到 weak 表中。如果第二个参数（obj）为0（nil），那么把变量（obj1）的地址从weak表中删除，在后面的相关一题会详解。

使用伪代码是为了方便理解，下面我们“真枪实弹”地实现下：

如何让不使用weak修饰的@property，拥有weak的效果。

我们从setter方法入手：

- (void)setObject:(NSObject *)object
{
    objc_setAssociatedObject(self, "object", object, OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
    [object cyl_runAtDealloc:^{
        _object = nil;
    }];
}

也就是有两个步骤：

在setter方法中做如下设置：

objc_setAssociatedObject(self, "object", object, OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);

在属性所指的对象遭到摧毁时，属性值也会清空(nil out)。做到这点，同样要借助runtime：

//要销毁的目标对象
id objectToBeDeallocated;
//可以理解为一个“事件”：当上面的目标对象销毁时，同时要发生的“事件”。
id objectWeWantToBeReleasedWhenThatHappens;
objc_setAssociatedObject(objectToBeDeallocted,
                     someUniqueKey,
                     objectWeWantToBeReleasedWhenThatHappens,
                     OBJC_ASSOCIATION_RETAIN);

知道了思路，我们就开始实现cyl_runAtDealloc方法，实现过程分两部分：

第一部分：创建一个类，可以理解为一个“事件”：当目标对象销毁时，同时要发生的“事件”。借助block执行“事件”。

// .h文件
// /luohanchenyilong/
// /ChenYilong
// 这个类，可以理解为一个“事件”：当目标对象销毁时，同时要发生的“事件”。借助block执行“事件”。

typedef void (^voidBlock)(void);

@interface CYLBlockExecutor : NSObject 

- (id)initWithBlock:(voidBlock)block;

@end


// .m文件
// /luohanchenyilong/
// /ChenYilong
// 这个类，可以理解为一个“事件”：当目标对象销毁时，同时要发生的“事件”。借助block执行“事件”。

#import ""

@interface CYLBlockExecutor() {
    voidBlock _block;
}
@implementation CYLBlockExecutor

- (id)initWithBlock:(voidBlock)aBlock
{
    self = [super init];

    if (self) {
        _block = [aBlock copy];
    }

    return self;
}

- (void)dealloc
{
    _block ? _block() : nil;
}

@end

第二部分：核心代码：利用runtime实现cyl_runAtDealloc方法

// CYLNSObject+文件
// /luohanchenyilong/
// /ChenYilong
// 利用runtime实现cyl_runAtDealloc方法

#import ""

const void *runAtDeallocBlockKey = &runAtDeallocBlockKey;

@interface NSObject (CYLRunAtDealloc)

- (void)cyl_runAtDealloc:(voidBlock)block;

@end


// CYLNSObject+文件
// /luohanchenyilong/
// /ChenYilong
// 利用runtime实现cyl_runAtDealloc方法

#import "CYLNSObject+"
#import ""

@implementation NSObject (CYLRunAtDealloc)

- (void)cyl_runAtDealloc:(voidBlock)block
{
    if (block) {
        CYLBlockExecutor *executor = [[CYLBlockExecutor alloc] initWithBlock:block];

        objc_setAssociatedObject(self,
                                 runAtDeallocBlockKey,
                                 executor,
                                 OBJC_ASSOCIATION_RETAIN);
    }
}

@end

使用方法：导入

#import "CYLNSObject+"

然后就可以使用了：

    NSObject *foo = [[NSObject alloc] init];

    [foo cyl_runAtDealloc:^{
        NSLog(@"正在释放foo!");
    }];

如果对cyl_runAtDealloc的实现原理有兴趣，可以看下这篇博文 Fun With the Objective-C Runtime: Run Code at Deallocation of Any Object

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iOS 深入理解“属性”及其关键字

3.让自己的类用 copy 修饰符，重写带 copy 关键字的 setter

4.@property 的本质：ivar、getter、setter

5.@protocol 和 category 中使用 @property

如何实现 weak 属性

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