什么是Tagged Pointer

1. Tagged Pointer的引入

iPhone5s配备了首个采用64位架构的A7双核处理器，为了节省内存和提高执行效率，苹果提出了Tagged Pointer的概念。

2. Tagged Pointer解决的问题

大家都知道C语言的精华是指针，指针变量存储的是指针所指向对象的内存地址，通过这个内存地址就可以访问指针所指向的对象。

指针变量所占用的内存空间和CPU的位数有关，32bit CPU一个指针占4个字节的存储空间，而64位CPU一个指针要占8个字节的内存空间。不仅是指针其他基本类型数据在64bit机器下所占用的内存空间也会变大，假设我们要存储一个NSNumber对象，其值是一个整数。正常情况下，在32位CPU下占4个字节，在64位CPU下是占8个字节的。一个普通的iOS程序从32位机器迁移到64位机器后，虽然逻辑没有任何变化，但这种NSNumber、NSDate等对象所占用的内存空间会翻倍。如下图所示：

上图来自于infoQ上的文章http://www.infoq.com/cn/articles/deep-understanding-of-tagged-pointer/

为了节省内存占用，苹果就玩了一个黑魔法，把64bit机器下的指针所占的8个字节空间拆分为两部分：一部分bit位作为标记位(标记这是一个特殊的指针)，另一部分bit位用来存储指针本应指向对象的值，并约定该指针不指向任何对象，指针指向的值存储在指针本身里，这样的指针就是Tagged Pointer，示意图如下：

上图来自于infoQ上的文章http://www.infoq.com/cn/articles/deep-understanding-of-tagged-pointer/

普通指针的解析方式是先取指针变量中存储的地址，然后寻址并读取该地址处的对象。当解析Tagged Pointer指针时读取的是指针变量中除标记位之外的bit位，NSNumber*类型指针读取的就是一个数，NSString*类型指针读取的就是一个字符串，同一块内存区域按照不同方式读取读取的内容不一样 。

3. Tagged Pointer问题示例

sunnyxx之前在网上po了一行代码很有意思：

NSLog(@"%@", 11529223390768879413UL);//tagged pointer

该行代码打印的结果就是sunny。考察的就是Tagged Pointer知识。

%@打印一个无符号数，实际上就是把11529223390768879413UL这个无符号数当做字符指针处理。指针的值是11529223390768879413UL，对应的十六进制数是0xa0000796e6e75735。如果该指针是个普通的指针那么NSLog打印的结果应是内存地址0xa0000796e6e75735处的对象。然而告诉你该指针是个Tagged Pointer，意味着指针不指向任何对象，指针指向的值就存储在0xa0000796e6e75735里面，除去标记位就是从低地址到高地址依次按字符读取遇0结束，结果就是sunny(s:0x73 u:0x75 n:0x6e y:0x79)

同理：

NSLog(@"%@", 11529222703035078277UL);//打印的是hello

总结

Tagged Pointer是利用64bit CPU下8bytes的存储空间来存储指针指向的值，因为总共就占8个字节的内存空间且还需要一定标记bit，剩下的bit才能用来存储，所以Tagged Pointer只能存储是一些小对象。Tagged Pointer存储的对象不是在堆内存中，而是在指针变量本身中。至于Apple按照什么规则去标记Tagged Pointer请自行查阅LLVM文档，就字符串类型的Tagged Pointer而言在我的设备上测试的结果是最高位字节是0xa0。

据苹果官方测试使用Tagged Pointer访问对象快3倍，对象创建快106倍。可见不仅节约了内存使用，还能提高内存使用效率。