iOS内存管理策略”Tagged-Pointer“没你想的那么简

2022-07-30 本文已影响0人一眼万年的星空

本文主要研究Tagged Pointer技术，针对该技术需要解决的问题、以及在实际应用中的价值做一些简单的探讨。

如果你想要更进一步，去挖掘Tagged Pointer是如何实现的，可以参考Friday Q&A 2012-07-27: Let's Build Tagged Pointers和objc源码。

另外，本文中涉及到的示例代码，请在真机iOS设备上测试，因为Tagged Pointer技术针对不同的平台，具体实现细节是有差异的，否则无法得出和本文一致的测试结果。

一、对象的内存

下面我们针对iOS中对象进行一些探究，代码如下，其完整代码见TaggedPointer。


    __weak NSNumber *weakNumber;
    __weak NSString *weakString;
    __weak NSDate *weakDate;
    __weak NSObject *weakObj;
    int num = 123;
    
    @autoreleasepool {
        weakObj = [[NSObject alloc] init];
        weakNumber = [NSNumber numberWithInt:num];
        weakString = [NSString stringWithFormat:@"string%d", num];
        weakDate   = [NSDate dateWithTimeIntervalSince1970:0];
    }
    NSLog(@"weakObj is %@", weakObj);
    NSLog(@"weakNumber is %@", weakNumber);
    NSLog(@"weakString is %@", weakString);
    NSLog(@"weakDate is %@", weakDate);

在第7行，首先定义了4个__weak***对象，构建了一个autoreleasepool，所以在12行之后，所有__weak修饰的弱引用对象，都会被释放。经过上面分析，我们得出，对象会打印出null。

但是，实际上，我们得到了如下的输出。

TaggedPointer[3570:3928309] weakObj is (null)

TaggedPointer[3570:3928309] weakNumber is 123

TaggedPointer[3570:3928309] weakString is string123

TaggedPointer[3570:3928309] weakDate is Thu Jan 1 08:00:00 1970

可以看到，只有NSObject对应的对象值是null，其他的值，均正常打印。

这是因为NSNumber、NSString、NSDate，在这里采用了Tagged Pointer技术。

二、Tagged Pointer

2.1 Tagged Pointer技术

2.1.1 简介

2.2.2 未引入Tagged Pointer

2.2.3 引入Tagged Pointer

2.2.4 判断是否是Tagged Pointer

2.2 应用

2.2.1 支持的对象类型

可以从objc源码中找出支持Tagged Pointer 的对象类型，如下：


typedef uint16_t objc_tag_index_t;
enum
{
    OBJC_TAG_NSString          = 2, 
    OBJC_TAG_NSNumber          = 3, 
    OBJC_TAG_NSIndexPath       = 4, 
    OBJC_TAG_NSDate            = 6, 
    ....
};

即针对NSString、NSNumber、NSDate、NSIndexPath这些类型，都支持Tagged Pointer技术。

2.2.2 NSNumber

我们通过NSNumber以及NSString对象来观察Tag+Data的存储形式。

示例代码参见：TaggedPointer

如下所示，我们创建了很多NSNumber对象：

    NSNumber *number1 = @1;                          //0xb000000000000012
    NSNumber *number2 = @2;                          //0xb000000000000022
    NSNumber *number3 = @(0xFFFFFFFFFFFFFFF);        //0x1c0022560
    NSNumber *number4 = @(1.2);                      //0x1c0024b80
    int num4 = 5;
    NSNumber *number5 = @(num4);                     //0xb000000000000052
    long num5 = 6;
    NSNumber *number6 = @(num5);                     //0xb000000000000063
    float num6 = 7;
    NSNumber *number7 = @(num6);                     //0xb000000000000074
    double num7 = 8;
    NSNumber *number8 = @(num7);                     //0xb000000000000085
    
    //值：0xb000000000000012 0xb000000000000022 0x1c0022560 0x1c0024b80 0xb000000000000052 0xb000000000000063 0xb000000000000074 0xb000000000000085
    NSLog(@"%p %p %p %p %p %p %p %p", number1, number2, number3, number4, number5, number6, number7, number8);

由上表我们得出：

很大的数字，超过Tagged Pointer表示上限的时候，将会转为对象存储，存放在堆上；

如果是含有小数点的浮点数，将会直接以对象方式存储；

其余类型的数字，包括不含小数部分的浮点型和整型都会以Tagged Pointer存储。

并且，针对以上部分，我们整理出Tagged Pointer的存储格式如下，以number1为例：

2.2.3 NSString

同上面NSNumber的处理逻辑，NSString处理的类似。


NSString *str1 = @"a";                                          //0x1049cc248
NSString *str2 = [NSString stringWithFormat:@"a"];              //0xa000000000000611
NSString *str3 = [NSString stringWithFormat:@"bccd"];           //0xa000000646363624
NSString *str4 = [NSString stringWithFormat:@"c"];              //0xa000000000000631
NSString *str5 = [NSString stringWithFormat:@"cdasjkfsdljfiwejdsjdlajfl"];//0x1c02418f0
NSLog(@"%@ %@ %@ %@ %@",
      [str1 class],   //__NSCFConstantString
      [str2 class],   //NSTaggedPointerString
      [str3 class],   //NSTaggedPointerString
      [str4 class],   //NSTaggedPointerString
      [str5 class]);  // __NSCFString

根据以上结果，我们将NSString分类三类：