在调试程序或者反编译App时,经常可以看到"NSTaggedPointerString"这个东西
例如:
NSString *testStr1 = @"a";
NSString *testStr2 = [NSString stringWithString:@"b"];
NSString *testStr3 = [NSString stringWithFormat:@"c"];
NSString *testStr4 = [[NSString alloc] initWithString:@"d"];
NSString *testStr5 = [[NSString alloc] initWithFormat:@"e"];
打印:
TestImage1.png
TestImage2.png
这里首先会有两个问题:
1.为什么创建出来的地址分为两种?
2.testStr3和testStr5变量对应的类型是"NSTaggedPointerString",这个到底是什么?
对于问题1,首先我们来聊聊关于NSString的内存管理特性.
我们一般会通过以上几种方法来创建NSString
通过打印的地址我们发现,test1,test2,test4都是在一个内存区域,其实就是常量内存区。test3,test5在一个内存区，也就是堆区
这里就有一个疑问：[NSString alloc] initWithString:@"d"这种方式初始化的字符串，也就是test4.应该是位于堆区的，但为什么会跑到常量内存区来呢？据说是因为xcode对这种方式做了处理，还包括[NSString stringWithString:@"b"]这种方式，这两种初始化字符串都等同于@"a"了。所以说test2,test4都同等于test1了。
我们打印一下引用计数,
2017-5-5 17:35:25.585 StringDemo[8514:11303] test1:4294967295
2017-5-5 17:35:25.586 StringDemo[8514:11303] test2:4294967295
2017-5-5 17:35:25.596 StringDemo[8514:11303] test3:1
2017-5-5 17:35:25.600 StringDemo[8514:11303] test4:4294967295
2017-5-5 17:35:25.600 StringDemo[8514:11303] test5:1
通过引用计数,也进一步印证了我们刚刚的结论,test3和test5位于堆区,需要自己手动释放
所以对问题一的总结如下:
对NSString的初始化方法，对于test1,test2,test4这三种的话建议用＝@“字符串”来使用，因为本来就是一样的。test3,test5这两种的话，建议用texst3这种，方便点，不用管内存问题，系统自已管理。
对于问题2,我们首先来观察下test3和test5的地址
testStr3 = "c" 地址: 0xa000000000000631
testStr5 = "e" 地址: 0xa000000000000651
细心的你是否发现了什么规律吗?
字母c对应地址中63,字母e对应地址中的65,我们很容易联想到ASCII码表,所以我们大胆的猜测testStr3和testStr5的指针地址里存放指针对象的值!
这正是我们今天要讨论的主题,Tagged Pointer
首先来看一下介绍:
其实早在在2013年9月，苹果推出了iPhone5s，与此同时，iPhone5s配备了首个采用64位架构的A7双核处理器，为了节省内存和提高执行效率，苹果提出了Tagged Pointer
的概念。对于64位程序，引入Tagged Pointer后，相关逻辑能减少一半的内存占用，以及3倍的访问速度提升，100倍的创建、销毁速度提升。本文从Tagged Pointer
试图解决的问题入手，带领读者理解Tagged Pointer
的实现细节和优势，最后指出了使用时的注意事项。
问题
我们先看看原有的对象为什么会浪费内存。假设我们要存储一个NSNumber对象，其值是一个整数。正常情况下，如果这个整数只是一个NSInteger的普通变量，那么它所占用的内存是与CPU的位数有关，在32位CPU下占4个字节，在64位CPU下是占8个字节的。而指针类型的大小通常也是与CPU位数相关，一个指针所占用的内存在32位CPU下为4个字节，在64位CPU下也是8个字节。
所以一个普通的iOS程序，如果没有Tagged Pointer对象，从32位机器迁移到64位机器中后，虽然逻辑没有任何变化，但这种NSNumber、NSDate一类的对象所占用的内存会翻倍。如下图所示：
TestImage3.png
我们再来看看效率上的问题，为了存储和访问一个NSNumber对象，我们需要在堆上为其分配内存，另外还要维护它的引用计数，管理它的生命期。这些都给程序增加了额外的逻辑，造成运行效率上的损失。
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。
所以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：
4.png
对此，我们也可以用 Xcode做实验来验证。我们的实验代码如下：
NSNumber *number1 = @1;
NSNumber *number2 = @2;
NSNumber *number3 = @3;
NSNumber *numberFFFF = @(0xFFFF);
NSLog(@"number1 pointer is %p", number1);
NSLog(@"number2 pointer is %p", number2);
NSLog(@"number3 pointer is %p", number3);
NSLog(@"numberffff pointer is %p", numberFFFF);
运行之后，我们得到的结果如下，可以看到，除去最后的数字最末尾的2以及最开头的0xb，其它数字刚好表示了相应NSNumber的值。
number1 pointer is 0xb000000000000012
number2 pointer is 0xb000000000000022
number3 pointer is 0xb000000000000032
numberFFFF pointer is 0xb0000000000ffff2
可见，苹果确实是将值直接存储到了指针本身里面。我们还可以猜测，数字最末尾的2以及最开头的0xb是否就是苹果对于Tagged Pointer的特殊标记呢？我们尝试放一个8字节的长的整数到NSNumber实例中，对于这样的实例，由于Tagged Pointer无法将其按上面的压缩方式来保存，那么应该就会以普通对象的方式来保存，我们的实验代码如下
NSNumber *bigNumber = @(0xEFFFFFFFFFFFFFFF);
NSLog(@"bigNumber pointer is %p", bigNumber);
运行之后，结果如下，验证了我们的猜测，bigNumber的地址更像是一个普通的指针地址，和它本身的值看不出任何关系：
bigNumber pointer is 0x10921ecc0
可见，当8字节可以承载用于表示的数值时，系统就会以Tagged Pointer
的方式生成指针，如果8字节承载不了时，则又用以前的方式来生成普通的指针。关于以上关于Tag Pointer
的存储细节，我们也可以在这里找到相应的讨论，但是其中关于Tagged Pointer
的实现细节与我们的实验并不相符，笔者认为可能是苹果更改了具体的实现细节，并且这并不影响Tagged Pointer
我们讨论Tagged Pointer本身的优点。
特点
1.我们也可以在WWDC2013的《Session 404 Advanced in Objective-C》视频中，看到苹果对于Tagged Pointer特点的介绍：
Tagged Pointer专门用来存储小的对象，例如NSNumber和NSDate
2.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。
3.在内存读取上有着3倍的效率，创建时比以前快106倍。
由此可见，苹果引入Tagged Pointer
，不但减少了64位机器下程序的内存占用，还提高了运行效率。完美地解决了小内存对象在存储和访问效率上的问题。
isa指针
Tagged Pointer的引入也带来了问题，即Tagged Pointer因为并不是真正的对象，而是一个伪对象，所以你如果完全把它当成对象来使，可能会让它露马脚。所有对象都有 isa指针，而Tagged Pointer
其实是没有的，因为它不是真正的对象。 因为不是真正的对象，所以如果你直接访问Tagged Pointer
的isa成员的话，在编译时将会有如下警告：
5.png
对于上面的写法，应该换成相应的方法调用，如 isKindOfClass 和 object_getClass。只要避免在代码中直接访问对象的isa变量，即可避免这个问题。
总结
苹果将Tagged Pointer引入，给64位系统带来了内存的节省和运行效率的提高。Tagged Pointer通过在其最后一个bit位设置一个特殊标记，用于将数据直接保存在指针本身中。因为Tagged Pointer并不是真正的对象，我们在使用时需要注意不要直接访问其isa变量。
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