引用计数的存储
引用计数有三种存储方式，分别为Taggedpointer，isa指针，散列表。
Taggedpointer
判断标志位是否为1来判断是否有Taggedpointer。
if SUPPORT_MSB_TAGGED_POINTERS
# define TAG_MASK (1ULL<<63)
#else
# define TAG_MASK 1
inline bool
objc_object::isTaggedPointer()
{
#if SUPPORT_TAGGED_POINTERS
return ((uintptr_t)this & TAG_MASK);
#else
return false;
#endif
}
Objective-C 中的id就是objc_object *，它的isTaggedPointer() 会在操作引用计数时用到。
isa指针
下边列出不同架构下的isa指针结构。
union isa_t
{
isa_t() { }
isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
Class cls;
uintptr_t bits;
#if SUPPORT_NONPOINTER_ISA
# if __arm64__
# define ISA_MASK 0x00000001fffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x000003fe00000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a400000001ULL
struct {
uintptr_t indexed : 1;
uintptr_t has_assoc : 1;
uintptr_t has_cxx_dtor : 1;
uintptr_t shiftcls : 30; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1a0000000
uintptr_t magic : 9;
uintptr_t weakly_referenced : 1;
uintptr_t deallocating : 1;
uintptr_t has_sidetable_rc : 1;
uintptr_t extra_rc : 19;
# define RC_ONE (1ULL<<45)
# define RC_HALF (1ULL<<18)
};
# elif __x86_64__
# define ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x0000000000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x0000000000000001ULL
struct {
uintptr_t indexed : 1;
uintptr_t has_assoc : 1;
uintptr_t has_cxx_dtor : 1;
uintptr_t shiftcls : 44; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x7fffffe00000
uintptr_t weakly_referenced : 1;
uintptr_t deallocating : 1;
uintptr_t has_sidetable_rc : 1;
uintptr_t extra_rc : 14;
# define RC_ONE (1ULL<<50)
# define RC_HALF (1ULL<<13)
};
# else
// Available bits in isa field are architecture-specific.
# error unknown architecture
# endif
// SUPPORT_NONPOINTER_ISA
#endif
};
Windows 设备，iPhone 模拟器，32位设备，x86-64设备都不支持isa指针。
// Define SUPPORT_NONPOINTER_ISA=1 to enable extra data in the isa field.
#if !__LP64__ || TARGET_OS_WIN32 || TARGET_IPHONE_SIMULATOR || __x86_64__
# define SUPPORT_NONPOINTER_ISA 0
#else
# define SUPPORT_NONPOINTER_ISA 1
#endif
isa联合体中各个变量定义如下
各个变量定义
散列表
引用计数可以存储在引用计数表里面，引用计数表是一个散列表。散列表里面有一个专门处理键的结构体
struct DenseMapInfo {
static inline DisguisedPtr getEmptyKey() {
return DisguisedPtr((T*)(uintptr_t)-1);
}
static inline DisguisedPtr getTombstoneKey() {
return DisguisedPtr((T*)(uintptr_t)-2);
}
static unsigned getHashValue(const T *PtrVal) {
return ptr_hash((uintptr_t)PtrVal);
}
static bool isEqual(const DisguisedPtr &LHS, const DisguisedPtr &RHS) {
return LHS == RHS;
}
};
Ptr_hash函数实现如下，根据是否为64位进行优化
#if __LP64__
static inline uint32_t ptr_hash(uint64_t key)
{
key ^= key >> 4;
key *= 0x8a970be7488fda55;
key ^= __builtin_bswap64(key);
return (uint32_t)key;
}
#else
static inline uint32_t ptr_hash(uint32_t key)
{
key ^= key >> 4;
key *= 0x5052acdb;
key ^= __builtin_bswap32(key);
return key;
}
#endif获取引用计数
非ARC调用retainCount会调用底层的rootRetainCount() 方法
- (NSUInteger)retainCount {
return ((id)self)->rootRetainCount();
}rootRetainCount() 方法实现如下
inline uintptr_t
objc_object::rootRetainCount()
{
assert(!UseGC);
if (isTaggedPointer()) return (uintptr_t)this;
sidetable_lock();
isa_t bits = LoadExclusive(&isa.bits);
if (bits.indexed) {
uintptr_t rc = 1 + bits.extra_rc;
if (bits.has_sidetable_rc) {
rc += sidetable_getExtraRC_nolock();
}
sidetable_unlock();
return rc;
}
sidetable_unlock();
return sidetable_retainCount();
}这个方法是先判断是否使用垃圾回收，然后调用isTaggedPointer函数判断是否用TaggedPointer指针，如果有，直接使用指针值作为引用计数值。如果没有，会创建一个散列表的锁来将引用计数的值写入散列表中。获取引用计数值的方法sidetable_retainCount()
uintptr_t
objc_object::sidetable_retainCount()
{
SideTable *table = SideTable::tableForPointer(this);
size_t refcnt_result = 1;
spinlock_lock(&table->slock);
RefcountMap::iterator it = table->refcnts.find(this);
if (it != table->refcnts.end()) {
// this is valid for SIDE_TABLE_RC_PINNED too
refcnt_result += it->second >> SIDE_TABLE_RC_SHIFT;
}
spinlock_unlock(&table->slock);
return refcnt_result;
}这个方法实现如下
创建一个针对比指针的散列表，然后加锁使用枚举器寻找键值对，获取引用计数，在此基础上加一作为结果输出。这就是为什么引用计数要减一，因为默认是一而不是零。
修改引用计数
在非ARC情况下使用retain和release 来修改引用计数。他们分别对应 _objc_rootRetain(id obj) 和 _objc_rootRelease(id obj)函数。实现如下
inline id
objc_object::rootRetain()
{
assert(!UseGC);
if (isTaggedPointer()) return (id)this;
return sidetable_retain();
}
inline bool
objc_object::rootRelease()
{
assert(!UseGC);
if (isTaggedPointer()) return false;
return sidetable_release(true);
}rootRetainCount() 一样，也是判断有没有TaggedPointer指针，然后在创建散列表的值。
sidetable_retain() 将 引用计数加一后返回对象，sidetable_release() 返回是否要执行 dealloc 方法：
bool
objc_object::sidetable_release(bool performDealloc)
{
#if SUPPORT_NONPOINTER_ISA
assert(!isa.indexed);
#endif
SideTable *table = SideTable::tableForPointer(this);
bool do_dealloc = false;
if (spinlock_trylock(&table->slock)) {
RefcountMap::iterator it = table->refcnts.find(this);
if (it == table->refcnts.end()) {
do_dealloc = true;
table->refcnts[this] = SIDE_TABLE_DEALLOCATING;
} else if (it->second < SIDE_TABLE_DEALLOCATING) {
// SIDE_TABLE_WEAKLY_REFERENCED may be set. Don't change it.
do_dealloc = true;
it->second |= SIDE_TABLE_DEALLOCATING;
} else if (! (it->second & SIDE_TABLE_RC_PINNED)) {
it->second -= SIDE_TABLE_RC_ONE;
}
spinlock_unlock(&table->slock);
if (do_dealloc && performDealloc) {
((void(*)(objc_object *, SEL))objc_msgSend)(this, SEL_dealloc);
}
return do_dealloc;
}
return sidetable_release_slow(table, performDealloc);
}这就是简单的引用计数的底层实现，掌握一个东西最好的方法就是查看它的源码。
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