内存管理方案技术

Tagged Pointer：(标记指针)，用来处理小对象NSNumber，NSDate、NSString
Nonpointer_isa：,非指针类型。间单来说就是64位的二进制数据，不是存的指针，其他位用来存储OC对象一些其他信息
sideTables：散列表，主要包括引用计数表和弱引用表

内存管理的篇章会对上面的一些技术一一去做介绍，今天的文章主要是讲解Tagged Pointer技术

WWDC视频

非常建议大家先去看一下苹果官方视频对Tagged Pointer的介绍，视频地址WWDC视频，建议从15:28的位置开始观看，从视频中我们得到了如下信息

什么是tagged Pointer？

在64位的地址中，我们并没有真正所有的使用这些位，我们只是在一个真正的对象指针中使用了中间的一些位，由于对齐的要求地位总是0，对象必须总是位于指针大小倍数的一个地址中，由于地址空间有限，所以高位总是位0，我们实际上不会用到所有的64位，由于高位和低位总是位0，所以我们可以把这些位置设置位1，这样就不是一个真正的指针。我们可以把这些位赋予其他的一些含义。我们把这样的地址称为tagged Pointer

Tagged Pointer专⻔⽤来存储⼩的对象，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。

Tagged Pointer数据混淆

在dyld加载类的时候，_read_images->initializeTaggedPointerObfuscator

截屏2021-09-20 上午11.08.52.png 我们可以看到每次程序启动的时候都会生成一个随机数objc_debug_taggedpointer_obfuscator，让后通过这个数进行编码和解码

编码_objc_encodeTaggedPointer

截屏2021-09-20 上午11.12.59.png 编码实际上做了异或的处理，在真机上做了一些不一样的处理。我们已x86_64的为例。

解码_objc_decodeTaggedPointer

截屏2021-09-20 上午11.16.19.png 编码解码举例，假如objc_debug_taggedpointer_obfuscator = 1010 1010 原始的ptr= 0101 1110，

编码： 0101 111 ^ 1010 1010 = 0000 1010

解码： 1010 1010 ^ 1010 1010 = 0101 1110

环境变量设置

我们可以通过设置环境变量设置，来控制是否进行混淆，如下图

截屏2021-09-20 上午11.26.42.png xcode设置

截屏2021-09-20 上午11.30.58.png OBJC_DISABLE_TAG_OBFUSCATION = YES 关闭混淆

Tagged Pointer 数据结构

在objc源码找到下面的代码截屏2021-09-20 下午2.37.49.png 通过是否是tagged poniter方法，_OBJC_TAG_MASK这个字段。在mac os下截屏2021-09-20 下午2.40.15.png _OBJC_TAG_MASK = 1，也就是最低位为1，在iOS下define _OBJC_TAG_MASK (1UL<<63)，经过调试发现在不同的真机版本下面，tagged pointer结构会有所不同，下面的结果是我在iOS，14.5下面lldb调试，以二进制打印地址

截屏2021-09-20 下午3.18.07.png lldb调试，以二进制打印地址 (p6-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-

0b表示二进制，最高位位1表示是tagged pointer类型。0-1表示类型:010 = 2表示NSString，011= 3,表示NSNumber,在objc源码里可以验证这一点

截屏2021-09-20 下午3.01.48.png

NSString：3-6位，表示字符串的长度。比如0010 = 2，字符串长度为2
NSNumber：3-6位，表示表示存储的是int 、float、double类型

数据存储验证

真机14.5下，7-62位用来存储真正的数据，下面我们来验证一下。

NSString：7-62：前面的0省略：0110 0010 0110 0001。我们查看一下ASCII表

截屏2021-09-20 下午3.30.41.png 也就是字符串的a和b

NSNumber :7-62：前面的0省略,就是0110 的十进制刚好是6

数据结构总结

用一张图总结真机14.5下的存储结构。

截屏2021-09-20 下午3.42.54.png

当然这个图只是我在14.5下面的存储，不同的版本位置可能不一样。有兴趣的可以去研究一下。

NSString 内存管理

那么是不是NSString一定就是Tagged Pointer类型呢。下面我们做一个测试。

通过initWithString，stringWithString 和stringWithFormat，initWithFormat分别初始化string
初始化的字符串的长度不同，<9的情况，和>9的情况

代码如下：

打印结果：

打印结果.png 从上面的打印结果发现NSString的类型有3种。

__NSCFConstantString：字符串常量，是一种编译时常量，retainCount值很大，对其操作，不会引起引用计数变化，存储在字符串常量区 。直接通过@""、initWithString、StringWithString 初始化 - NSTaggedPointerString：就是我们上面提到的tagged pointer类型。这个是苹果的优化，但是字符串的长度不能太长。具体是NSString类型，还是Tagged Pointer类型可以参考下面有一张表。

截屏2021-09-20 下午4.25.02.png

__NSCFString：这个是对象类型，会分配内存空间、增加引用计数，存储在堆上

总结

tagged pointer实际上是苹果系统堆内存的优化，可用于（NSString 、NSNumber、NSDate）。它的数据直接存储在指针中
由于tagged pointer不是存储在堆上，它的存取更方便，效率更高
减少了不必要的浪费、节省内存空间。

iOS内存管理（Tagged Pointer技术）