iOS源码阅读必备知识之Tagged Pointer

tagged pointer 介绍

苹果对于tagged pointer特点的介绍：

tagged pointer专门用来存储小的对象，例如nsnumber和nsdate
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。

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。

iOS源码阅读必备知识之Tagged Pointer

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

为了改进上面提到的内存占用和效率问题，苹果提出了tagged pointer对象。由于nsnumber、nsdate一类的变量本身的值需要占用的内存大小常常不需要8个字节，拿整数来说，4个字节所能表示的有符号整数就可以达到20多亿（注：2^31=2147483648，另外1位作为符号位)，对于绝大多数情况都是可以处理的。

我们可以将一个对象的指针拆成两部分，一部分直接保存数据，另一部分作为特殊标记，表示这是一个特别的指针，不指向任何一个地址。所以，引入了tagged pointer对象之后，64位cpu下nsnumber的内存图变成了以下这样：

tagged pointer

iOS源码阅读必备知识之Tagged Pointer

测试

									#import 

									int main(int argc, const char * argv[]) {

									 @autoreleasepool {

									 // insert code here...

									 nsnumber *number1 = @1;

									 nsnumber *number2 = @2;

									 nsnumber *number3 = @3;

									 nsnumber *numberffff = @(0xffff);

									 nsnumber *numberlager = @(maxfloat);

									 nslog(@"number1 pointer is %p", number1);

									 nslog(@"number2 pointer is %p", number2);

									 nslog(@"number3 pointer is %p", number3);

									 nslog(@"numberlager pointer is %p", numberlager);

									 /*

									 2017-03-10 12:07:50.731726 taggedpoint[1690:50438] number1 pointer is 0x127

									 2017-03-10 12:07:50.731992 taggedpoint[1690:50438] number2 pointer is 0x227

									 2017-03-10 12:07:50.732011 taggedpoint[1690:50438] number3 pointer is 0x327

									 2017-03-10 12:07:50.732043 taggedpoint[1690:50438] numberlager pointer is 0x1002006a0

									 */

									 }

									 return 0;

									}

以 0x127 为例去掉 tag27(假设27为标记) 0x1 就是number 的值。

0x227

0x327

都有这种规律

numberlager 存储的值为maxfloat 显然超过了tagged pointer 可以存储的范围。

所以打印的地址是单纯的指针地址，指向存储numberlager的内存地址。

对于isa指针的影响

因为tagged pointer 不是一个真正的对象，如果使用isa指针在编译时会报错。

如图:

iOS源码阅读必备知识之Tagged Pointer

提示我们改为object_getclass()

object_getclass()中做了相应的处理

由于object_getclass()没有对应的实现，只能从其他地方窥探一二

objc-weak.mm

									weak_read_no_lock(weak_table_t *weak_table, id *referrer_id) 

									{

									 objc_object **referrer = (objc_object **)referrer_id;

									 objc_object *referent = *referrer;

									 if (referent->istaggedpointer()) return (id)referent;

									 //...

									}

									inline bool

									objc_object::istaggedpointer() 

									{

									#if support_tagged_pointers

									 return ((uintptr_t)this & tag_mask);

									#else

									 return false;

									#endif

									}