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

Tagged Pointer专门用来存储小的对象，NSString、NSNumber、NSDate、NSIndexPath
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。
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。

image.png

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

image.png

引入 Tagged Pointer

image.png

判断是否是 Tagged Pointer

image.png

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：