iOS Tagged Pointer

Tagged Pointer 介绍

苹果对于Tagged Pointer特点的介绍：

Tagged Pointer主要解决内存浪费和访问效率的问题

1. Tagged Pointer专门用来存储小的对象，NSString、NSNumber、NSDate、NSIndexPath
2. Tagged Pointer指针的值不再是地址了，而是真正的值。所以，实际上它不再是一个对象了，它只是一个披着对象皮的普通变量而已。所以，它的内存并不存储在堆中，也不需要malloc和free。
3. 在内存读取上有着3倍的效率，创建时比以前快106倍 销毁速度更快

如果想深入了解

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。

为什么要引入Tagged Pointer

iPhone5s 采用64位处理器。
对于64位程序，我们的数据类型的长度是跟CPU的长度有关的。

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这样就导致了 一些对象占用的内存会翻倍。

同时 维护程序中的对象需要 分配内存，维护引用计数，管理生命周期，使用对象给程序的运行增加了负担。

Tagged Pointer

未引入 Tagged Pointer

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引入 Tagged Pointer

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判断是否是 Tagged Pointer

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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。

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

    NSNumber *number1 = @1;                          //0xa061a1f0f2864c7a
    NSNumber *number2 = @2;                          //0xa061a1f0f2864c4a
    NSNumber *number3 = @(0xFFFFFFFFFFFFFFF);        //0x600003eac120
    NSNumber *number4 = @(1.2);                      //0x600003eac1c0
    int num4 = 5;
    NSNumber *number5 = @(num4);                     //0xa061a1f0f2864c3a 
    long num5 = 6;
    NSNumber *number6 = @(num5);                     //0xa061a1f0f2864c0b
    float num6 = 7;
    NSNumber *number7 = @(num6);                     //0xa061a1f0f2864c1c
    double num7 = 8;
    NSNumber *number8 = @(num7);                     //0xa061a1f0f2864ced
    
    //值： 0xa061a1f0f2864c7a 0xa061a1f0f2864c4a 0x600003eac120 0x600003eac1c0 0xa061a1f0f2864c3a 0xa061a1f0f2864c0b 0xa061a1f0f2864c1c 0xa061a1f0f2864ced
    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

  
  
  image.png

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：

• 常量类型：__NSCFConstantString，定义的字符串常量。
• Tagged Pointer 类型：NSTaggedPointerString，通过对象方法创建的短字符串。
• NSString 对象类型：__NSCFString，包括 NSString、NSMutableString 等创建的字符串对象。

以上，整理如下：

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NSString 以 Tagged Pointer 的存储格式如下：

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2.3 内存管理

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三、一个面试问题的研究

该面试题如下：

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链接

1. Friday Q&A 2012-07-27: Let’s Build Tagged Pointers
2. Tagged Pointer wiki
3. NSString retain count -1
4. objc 源码
5. 内存管理（二）Tagged Pointer