深入解析iOS中的Tagged Pointer机制

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今天给各位分享深入解析iOS中的Tagged Pointer机制的知识，其中也会对进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

关于Tagged Pointer

2013年9月，苹果推出iPhone5s。同时，iPhone5s搭载了首款采用64位架构的A7双核处理器。为了节省内存，提高执行效率，Apple提出了Tagged Pointer的概念。我们先来看一下原对象为什么会浪费内存。假设您要存储一个值为整数的NSNumber 对象。一般情况下，如果这个整数只是NSInteger的一个普通变量，那么它占用的内存和CPU位数有关。在32位CPU下占用4字节，在64位CPU下占用8字节。的。指针类型的大小通常与CPU位数有关。指针占用的内存在32位CPU下为4字节，在64位CPU下为8字节。因此，如果普通的iOS程序没有Tagged Pointer对象，从32位机器迁移到64位机器后，虽然逻辑没有改变，但NSNumber、NSDate等对象占用的内存会增加一倍。

直接引用大神的图片

为了存储和访问NSNumber 对象，我们需要在堆上为其分配内存，并维护其引用计数并管理其生命周期。这些给程序增加了额外的逻辑，造成运行效率的损失。

为了改善上面提到的内存占用和效率问题，Apple 提出了Tagged Pointer 对象。由于NSNumber、NSDate等变量的值占用的内存大小往往不需要8个字节，以整数为例，4个字节可以表示的有符号整数的数量可以达到20亿个以上。所以我们可以把一个对象的指针拆成两部分，一部分直接存储数据，另一部分作为特殊标记，表明这是一个不指向任何地址的特殊指针。

直接引用大师的图。所以，简单来说，可以理解为指针指向的内容直接放在了指针变量的内存地址中，因为在64位环境下，指针变量的大小达到了8位，也就是足以容纳一些较小的长度。内容。因此，采用标签指针方式来优化数据的存储方式。从引用计数可以看出，这是一个单例常量对象，无法释放。根据实际情况在运行时创建。

Tagged Pointer 示例

首先看NSNumber数值对象

muStr2=[NSMutableString stringWithString:@"1"];

for(int i=0; i20; i+=1){

NSNumber *number=@([muStr2 longLongValue]);

NSLog(@"%@, %p", [数字类别], 数字);

[muStr2appendString:@"1"];

}

//输出结果

__NSCF编号，0xb000000000000013

__NSCF编号，0xb0000000000000b3

__NSCF编号，0xb0000000000006f3

__NSCF编号，0xb000000000004573

__NSCF编号，0xb00000000002b673

__NSCF编号，0xb0000000001b2073

__NSCF编号，0xb0000000010f4473

__NSCF编号，0xb00000000a98ac73

__NSCF编号，0xb000000069f6bc73

__NSCF编号，0xb000000423a35c73

__NSCF编号，0xb000002964619c73

__NSCF编号，0xb000019debd01c73

__NSCF编号，0xb000102b36211c73

__NSCF编号，0xb000a1b01d4b1c73

__NSCF编号，0xb00650e124ef1c73

__NSCF编号，0xb03f28cb71571c73

__NSCF编号，0xb27797f26d671c73

__NSCF编号，0x60000003d540

__NSCF编号，0x61000003cb40

__NSCFNumber,0x61800003c760 值是1, 11, 111, 1111.这样递增。从输出指针的地址可以看出，最低4位总是3。这是用来标记long的（float为4，Int为2，double为5），“b”的最高4位表示NSNumber 类型；其余56 位用于存储值本身。当用于存储的值超过56位存储限制时，NSNumber将使用真正的64位内存地址来存储该值，然后使用指针指向该内存地址。（如果值超过64位，就会崩溃）。

因为Tagged Pointed 不是一个真实的对象，所以它没有isa。但只要您避免在代码中直接访问对象的isa 变量，就可以了。具体来说，Tagged Pointer是如何访问类方法列表的呢？我们稍后会详细讨论。也许是根据最合适的类型标签，然后调用对应的类方法列表。

让我们看一下标记指针字符串

NSString *str=@"A";

NSString *str2=[[str mutableCopy] 复制];

NSLog(@"str:%p %@", str, str.class);

NSLog(@"str2:%p %@", str2, str2.class);

//输出结果

str:0x1068a2148 __NSCFConstantString

str2:0xa000000000000411 NSTaggedPointerStringString 的TaggedPointer 与Number 大致相同。最高位代表类型，最低位代表字符串长度。然后将字符串内容转换为ASCII码存储（上例A的ASCII码为65，转换为十六进制为41，而1的ASCII码为49，转换为十六进制为31）

NSMutableString *muStr2=[NSMutableString stringWithString:@"1"];

for(int i=0; i14; i+=1){

NSString *strFor=[[muStr2 mutableCopy] 复制];

NSLog(@"%@, %p", [strFor 类], strFor);

[muStr2appendString:@"1"];

}

//输出结果

NST标记指针字符串，0xa000000000000311

NST标记指针字符串，0xa000000000031312

NSTaggedPointerString，0xa000000003131313

NSTaggedPointerString，0xa000000313131314

NST标记指针字符串，0xa000031313131315

NSTagged指针字符串，0xa003131313131316

NST标记指针字符串，0xa313131313131317

NSTaggedPointerString，0xa0079e79e79e79e8

NSTaggedPointerString，0xa1e79e79e79e79e9

NSTaggedPointerString，0xa03def7bdef7bdea

NSTaggedPointerString，0xa7bdef7bdef7bdeb

__NSCF字符串，0x60000003e7c0

__NSCF字符串，0x61800003e5a0

__NSCFString,0x60800003e2c0 从上面的指针输出可以看出，最低位代表字符串的长度，剩下的56位也用来存储数组。这里需要注意的是，当字符串内存长度超过56位时，Tagged Pointer并没有立即使用指针进行重定向，而是使用算法以压缩的方式编码存储字符串的长度（我不太明白具体算法还没定）。当该算法压缩的数据长度超过56位时，就使用指针。（点击查看具体算法编码，感谢评论区_黑苹果的解释）