探讨NSString和NSMutableString的内存问题以及copy和MutableCopy两个方法

NSString：

 //main.m
 #import <Foundation/Foundation.h>

 int main(int argc, const char * argv[]) {
     @autoreleasepool {

         NSString *str1 = @"aaa";
         NSString *str2 ;
         NSString *str3 ;
         NSString *str4 ;
         NSString *str5 ;
         NSString *str6 ;

         str2 = [NSString stringWithString:str1];
         str3 = str1;
         str4 = [[NSString alloc]initWithString:str1];
         str5 = [str1 copy];
         str6 = [str1 mutableCopy];

         NSLog(@"@\"aaa\" address = %p", @"aaa");    // 输出字符串aaa的地址。
         NSLog(@"change before:");
         NSLog(@" str1 = %@", str1);           // 输出字符串str1的内容
         NSLog(@" str1 address = %p", str1);    // 输出字符串str1的内容所在地址。
         NSLog(@" str2 = %@", str2);           // 输出字符串str2的内容
         NSLog(@" str2 address = %p", str2);    // 输出字符串str2的内容所在地址。
         NSLog(@" str3 = %@", str3);           // 输出字符串str3的内容
         NSLog(@" str3 address = %p", str3);    // 输出字符串str3的内容所在地址。
         NSLog(@" str4 = %@", str4);           // 输出字符串str4的内容
         NSLog(@" str4 address = %p", str4);    // 输出字符串str4的内容所在地址。
         NSLog(@" str5 = %@", str5);           // 输出字符串str5的内容
         NSLog(@" str5 address = %p", str5);    // 输出字符串str5的内容所在地址。
         NSLog(@" str6 = %@", str6);           // 输出字符串str6的内容
         NSLog(@" str6 address = %p", str6);    // 输出字符串str6的内容所在地址。

         NSLog(@" ");
         NSLog(@"@\"bbb\" address = %p", @"bbb");

         NSLog(@"change after:");
         str1 = @"bbb";
         NSLog(@" str1 = %@", str1);      //输出修改后str1的内容
         NSLog(@" str1 address = %p", str1);  //输出修改后str1的内容所在地址
         NSLog(@" str2 = %@", str2);    //输出修改后str2的内容
         NSLog(@" str2 address = %p", str2);  //输出修改后str2的内容所在地址
         NSLog(@" str3 = %@", str3);   //输出修改后str3的内容
         NSLog(@" str3 address = %p", str3);  //输出修改后str3的内容所在地址
         NSLog(@" str4 = %@", str4);  //输出修改后str4的内容
         NSLog(@" str4 address = %p", str4);  //输出修改后str4的内容所在地址
         NSLog(@" str5 = %@", str5);  //输出修改后str5的内容
         NSLog(@" str5 address = %p", str5);  //输出修改后str5的内容所在地址
         NSLog(@" str6 = %@", str6);  //输出修改后str6的内容
         NSLog(@" str6 address = %p", str6);  //输出修改后str6的内容所在地址

         NSLog(@" @\"aaa\" address = %p", @"aaa"); //再次输出修改后字符串aaa的地址

 运行结果：

 1 -- ::49.451 copyTest[:] @"aaa" address = 0x100001050
 -- ::49.452 copyTest[:] change before:
 -- ::49.452 copyTest[:]  str1 = aaa
 -- ::49.452 copyTest[:]  str1 address = 0x100001050
 -- ::49.453 copyTest[:]  str2 = aaa
 -- ::49.453 copyTest[:]  str2 address = 0x100001050
 -- ::49.453 copyTest[:]  str3 = aaa
 -- ::49.453 copyTest[:]  str3 address = 0x100001050
 -- ::49.453 copyTest[:]  str4 = aaa
 -- ::49.453 copyTest[:]  str4 address = 0x100001050
 -- ::49.453 copyTest[:]  str5 = aaa
 -- ::49.453 copyTest[:]  str5 address = 0x100001050
 -- ::49.453 copyTest[:]  str6 = aaa
 -- ::49.453 copyTest[:]  str6 address = 0x100203930
 -- ::49.453 copyTest[:]
 -- ::49.453 copyTest[:] @"bbb" address = 0x100001270
 -- ::49.453 copyTest[:] change after:
 -- ::49.453 copyTest[:]  str1 = bbb
 -- ::49.453 copyTest[:]  str1 address = 0x100001270
 -- ::49.453 copyTest[:]  str2 = aaa
 -- ::49.453 copyTest[:]  str2 address = 0x100001050
 -- ::49.454 copyTest[:]  str3 = aaa
 -- ::49.454 copyTest[:]  str3 address = 0x100001050
 -- ::49.454 copyTest[:]  str4 = aaa
 -- ::49.454 copyTest[:]  str4 address = 0x100001050
 -- ::49.454 copyTest[:]  str5 = aaa
 -- ::49.454 copyTest[:]  str5 address = 0x100001050
 -- ::49.454 copyTest[:]  str6 = aaa
 -- ::49.454 copyTest[:]  str6 address = 0x100203930
 -- ::49.454 copyTest[:]  @"aaa" address = 0x100001050
 Program ended with exit code: 

结果分析：

（1）在定义str1时就先把字符串@"aaa"赋值给str1，输出时 @"aaa"和str1的地址相同，都是 0x100001050 。

（2）接着以三种不同的方式将str1赋值给str2, str3, str4

（3）再次给str1赋值，这次将字符串@"bbb"赋值给str1。 不同的是，我们在赋值前先输出一次字符串@"bbb"的地址，根据输出结果发现又与str1的地址相同，但地址已经发生变化 0x100001050 --> 0x100001270 。由此可以发现，不可变字符串NSString在第一次赋值时，指向一个内存空间，当它被再次被赋值于不同的字符串时，它会指向另一个内存空间，这与可变字符串NSMutableString不同（稍后会对NSMutableString进行测试）。

不可变字符串NSString的“不可变”我理解为是它引用的地址的那个内容不能改变，但是它引用的地址是可以改变的，有点拗口：

我把aaa赋值给str1，没有改变aaa这个字符串，当然也没有改变str1。当我再次赋值bbb给str1时，似乎是str1引用的地址-0x100001050 的内容（即aaa）改变成了bbb，其实不然。事实上我们是改变了str1引用的地址来实现这种“假象”的。str1的引用地址已经由 0x100001050（含有字符串aaa的地址）变为 0x100001270（含有字符串bbb的地址）。我们通过最后一行输出结果：字符串aaa的地址仍是 0x100001050，就可以知道在str1被bbb重新赋值的这个过程中aaa没有发生任何改变。

（4）str2,str3,str4的结果就很清晰了。他们都只是引用了aaa赋值给str1时的地址。所以他们都引用这个地址0x100001050，这个地址里面的内容也就是aaa了。

（5）str5,str6分别是str1使用copy和MutableCopy方法创建的副本。 根据输出可以看到在str1改变前，通过copy创建的副本str5引用的地址，与str1引用的地址相同-0x100001050；MutableCopy创建的副本引用的地址(0x100203930)则与str1的(0x100001050)不同。可以得出结论：对于不可变字符串NSString，copy方法创建的新副本不会分配新的内存空间，而MutableCopy创建的新副本会分配新的内存空间。

NSMutableString:

 //main.m
 #import <Foundation/Foundation.h>

 int main(int argc, const char * argv[]) {
     @autoreleasepool {

         NSMutableString *str1 = [[NSMutableString alloc]initWithCapacity:];
         NSMutableString *str2;
         NSMutableString *str3;
         NSMutableString *str4;
         NSMutableString *str5;
         NSMutableString *str6;
         NSMutableString *str7;

         NSLog(@"@\"a\" address = %p", @"aaa");
         NSLog(@"change before:");
         str1 = [NSMutableString stringWithString:@"aaa"];

         str2 = str1;
         str3 = [NSMutableString stringWithString:str1];
         str4 = [[NSMutableString alloc]initWithString:str1];
         str5 = [[NSMutableString alloc]initWithCapacity:];
         [str5 setString:str1];
         str6 = [str1 copy];
         str7 = [str1 mutableCopy];

         NSLog(@"str1 = %@", str1);            //输出str1内容
         NSLog(@"str1 address = %p", str1);    //输出str1内容所在的地址
         NSLog(@"str2 = %@", str2);            //输出str2内容
         NSLog(@"str2 address = %p", str2);    //输出str2内容所在的地址
         NSLog(@"str3 = %@", str3);            //输出str3内容
         NSLog(@"str3 address = %p", str3);       //输出str3内容所在的地址
         NSLog(@"str4 = %@", str4);            //输出str4内容
         NSLog(@"str4 address = %p", str4);   //输出str4内容所在的地址
         NSLog(@"str5 = %@", str5);          //输出str5内容
         NSLog(@"str5 address = %p", str5);   //输出str5内容所在的地址
         NSLog(@"str6 = %@", str6);          //输出str6内容
         NSLog(@"str6 address = %p", str6);   //输出str6内容所在的地址
         NSLog(@"str7 = %@", str7);           //输出str7内容
         NSLog(@"str7 address = %p", str7);    //输出str7内容所在的地址

         NSLog(@" ");
         NSLog(@"@\"bbb\" address = %p", @"bbb");
         NSLog(@"change after:");
         [str1 setString:@"bbb"];
         NSLog(@"str1 = %@", str1);            //输出修改后str1内容
         NSLog(@"str1 address = %p", str1);    //输出修改后str1内容所在地址
         NSLog(@"str2 = %@", str2);             //输出修改后str2内容
         NSLog(@"str2 address = %p", str2);     //输出修改后str2内容所在地址
         NSLog(@"str3 = %@", str3);            //输出修改后str3内容
         NSLog(@"str3 address = %p", str3);     //输出修改后str3内容所在地址
         NSLog(@"str4 = %@", str4);           //输出修改后str4内容
         NSLog(@"str4 address = %p", str4);     //输出修改后str4内容所在地址
         NSLog(@"str5 = %@", str5);           //输出修改后str5内容
         NSLog(@"str5 address = %p", str5);   //输出修改后str5内容所在地址
         NSLog(@"str6 = %@", str6);             //输出修改后str6内容
         NSLog(@"str6 address = %p", str6);     //输出修改后str6内容所在地址
         NSLog(@"str7 = %@", str7);             //输出修改后str7内容
         NSLog(@"str7 address = %p", str7);     //输出修改后str7内容所在地址

     }
     return ;
 }     

运行结果：

 1 -- ::03.191 copyTest[:] @"a" address = 0x100001068
 -- ::03.192 copyTest[:] change before:
 -- ::03.192 copyTest[:] str1 = aaa
 -- ::03.192 copyTest[:] str1 address = 0x1002001d0
 -- ::03.192 copyTest[:] str2 = aaa
 -- ::03.192 copyTest[:] str2 address = 0x1002001d0
 -- ::03.192 copyTest[:] str3 = aaa
 -- ::03.193 copyTest[:] str3 address = 0x1002002f0
 -- ::03.193 copyTest[:] str4 = aaa
 -- ::03.193 copyTest[:] str4 address = 0x103000000
 -- ::03.193 copyTest[:] str5 = aaa
 -- ::03.193 copyTest[:] str5 address = 0x100200350
 -- ::03.193 copyTest[:] str6 = aaa
 -- ::03.193 copyTest[:] str6 address = 0x61616135
 -- ::03.193 copyTest[:] str7 = aaa
 -- ::03.193 copyTest[:] str7 address = 0x1002004c0
 -- ::03.193 copyTest[:]
 -- ::03.193 copyTest[:] @"bbb" address = 0x1000012a8
 -- ::03.193 copyTest[:] change after:
 -- ::03.193 copyTest[:] str1 = bbb
 -- ::03.193 copyTest[:] str1 address = 0x1002001d0
 -- ::03.193 copyTest[:] str2 = bbb
 -- ::03.193 copyTest[:] str2 address = 0x1002001d0
 -- ::03.193 copyTest[:] str3 = aaa
 -- ::03.194 copyTest[:] str3 address = 0x1002002f0
 -- ::03.194 copyTest[:] str4 = aaa
 -- ::03.194 copyTest[:] str4 address = 0x103000000
 -- ::03.194 copyTest[:] str5 = aaa
 -- ::03.194 copyTest[:] str5 address = 0x100200350
 -- ::03.194 copyTest[:] str6 = aaa
 -- ::03.194 copyTest[:] str6 address = 0x61616135
 -- ::03.194 copyTest[:] str7 = aaa
 -- ::03.194 copyTest[:] str7 address = 0x1002004c0
 Program ended with exit code: 

结果分析：

一、改变str1前：

（1）str2 = str1这种简单的赋值只是str2引用了str1引用的地址，所以地址相同-0x1002001d0。

（2）str3,str4,str5都分配了新的地址空间，3者的地址都不相同。在它们得到了新分配的地址后，以可变字符串str1为参数进行了赋值，但实质上只是提取str1引用的地址里面的内容，即字符串aaa，它们之间没有任何联系。

（3）str6,str7是str1分别用copy和MutableCopy方法创建的新副本，它们引用的地址都和str1的不同，且str6和str7也不同。这里与可变字符串NSString有差异，可见上文结果分析(5)。这里得出结论：可变字符串NSMutableString，使用copy和MutableCopy创建的新副本都会为它们分配新的内存空间。

二、改变str1后：

（1）str1和str2引用了同一个地址，str2自然随着str1的改变而改变。str1的内容就是str2的内容。但是我们这次要观察的重点是，str1的内容变了，但它的地址没有改变，修改前后都是-0x1002001d0。这里与可变字符串NSString有差异，可见上文结果分析(3)。

（2）str3,str4,str5,str6,str7都与str1不同，所以内容不会发生改变。

我们再做一个测试：

 //main.m

 #import <Foundation/Foundation.h>

 int main(int argc, const char * argv[]) {
     @autoreleasepool {

         NSString *str1 = @"a";
         NSMutableString *str2;
         NSMutableString *str3;

         NSMutableString *str4 = [NSMutableString stringWithString:@"a"];
         NSString *str5;
         NSString *str6;

         //一个不可变字符串str1使用copy和MutableCopy创建两个新副本给2个可变字符串str2和str3
         str2 = [str1 copy];
         str3 = [str1 mutableCopy];

         //一个可变字符串str4使用copy和MutableCopy创建两个新副本给2个不可变字符串str5和str6
         str5 = [str4 copy];
         str6 = [str4 mutableCopy];

         NSLog(@"str1 address = %p", str1);
         NSLog(@"str2 address = %p", str2);
         NSLog(@"str3 address = %p", str3);
         NSLog(@"str4 address = %p", str4);
         NSLog(@"str5 address = %p", str5);
         NSLog(@"str6 address = %p", str6);

     }
     return ;
 }

 //运行结果：

 -- ::01.697 copyTest[:] str1 address = 0x100001050
 -- ::01.698 copyTest[:] str2 address = 0x100001050
 -- ::01.698 copyTest[:] str3 address = 0x100203980
 -- ::01.698 copyTest[:] str4 address = 0x1002037b0
 -- ::01.698 copyTest[:] str5 address = 0x6115
 -- ::01.698 copyTest[:] str6 address = 0x100203a70
 Program ended with exit code: 

结果一目了然。不可变字符串的使用copy创建的新副本无论赋值给可变还是不可变字符串，都不会分配新的内存空间。