objective-c对象缓存与tagged指针优化

背景

工程中出现了一段看似必崩的代码，比较好奇，代码如下：

– (void)setSomeThing:(BOOL)someThing {
objc_setAssociatedObject(self, kIsPreviewKey, [NSNumber numberWithBool:someThing], OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
}

– (BOOL)isPreview {
id temp = objc_getAssociatedObject(self, kIsPreviewKey);
return [temp boolValue];
}

上述在一个类中，动态添加了一个 BOOL 类型的属性。以上是属性的 setter+getter 方法，已知以 OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN 为参数是无法存储对象类型变量的，setter方法中 [NSNumber numberWithBool:someThing] 返回的变量并没有增加引用计数，离开 setter 方法后将在当前 runloop 末尾收到 release 消息后被置 nil，推知 getter 方法中 temp 指针实际指向的空间已经释放，于是 一个野指针异常条件满足。

然而，实际上这段代码非但不会崩溃，并且也实现了编写者预期的功能，能正确的存取动态添加的属性，结果令人吃鲸。

对象缓存机制

另一番测试：以 BOOL 类型变量初始化 NSNumber 对象，以 10 以下的整型变量初始化 NSNumber 对象。用例例如（在32位机器上运行）：

– (void)viewDidLoad{
    [super viewDidLoad];
    NSNumber *numTempInt = [NSNumber numberWithInt:3];
    NSNumber *numTempBool = [NSNumber numberWithBool:YES];
    NSLog(@”temp_int_p_2%p”,numTempInt);
    NSLog(@”temp_bool_p_2%p”,numTempBool);
    [self testFunc];
}

– (void)testFunc{
    NSNumber *numTempInt = [NSNumber numberWithInt:3];
    NSNumber *numTempBool = [NSNumber numberWithBool:YES];
    NSLog(@”temp_int_p_1=%p”,numTempInt);
    NSLog(@”temp_bool_p_1%p”,numTempBool);
}

得到的结果 temp_int_p_1 与 temp_int_p_2 相同，temp_bool_p_1 与 temp_bool_p_2 相同。然而尝试100以上的较大数字，结果不再神奇，对应的值不在相同。

因为系统对 NSNumber 对象的缓存，部分常用的较小的值，初始化以后常驻内存，新初始化相同的值不再重新分配内存并初始化。

tagged 指针优化

简介如下：在 64 位 IOS 机器上，苹果为优化内存占用，优化运行速度等考虑，提出并实现了 tagged 指针机制。

tagged 指针特征表现如下：使用 numberWithXXX : argu 初始化对象时，若参数数据实际占用的空间小于64-8-1=55位， 即以整型数据为例，去掉一位符号位，最大值占 54 位，即 2^55-1，这样得到的 NSNumber 对象并不是真正的 OC 对象，其指针也并没有指向 OC 对象，输出指针地址易见指针中除去末位和首字节以外，其余各位组成的数字等于 argu 的值。

经测试，末位字节用来表示 argu 参数的类型。

使用上文中对象缓存机制的实例代码后，得到的结果和对象缓存实验结果相同，但temp_int_p_1与temp_int_p_2，以及 temp_bool_p_1与temp_bool_p_2 有更明显的特征（tagged 指针特征）。

总

对于较小的类型如 NSNumber NSDate 等，在64位机器上，使用 tagged 指针优化还是很常见的；而在 32 位机器上，对象缓存机制也做到了对小型对象的初始化和访问优化。