iOS内存管理揭秘：Tagged Pointer Format的变化

64位时代，我们并没有真正使用到处理器提供的全部位数；在真正的对象指针中，我们只用到了中间的那些位。由于对齐要求的存在，低位始终为0，对象必须总是位于指针大小倍数的地址中。

因此，iOS引入了Tagged Pointer Format，它巧妙地利用了指针的闲置位，将一些对象属性信息编码在指针中，从而优化内存管理。

Tagged Pointer Format

Tagged Pointer Format（TPF）是一种内存管理技术，它将指针的低位用于存储有关对象的元数据信息，例如对象的类型、引用计数或其他标记。

通过这种方式，TPF允许我们直接从指针中获取有关对象的信息，而无需额外的查找操作，从而提高了内存管理的效率。

TPF在iOS中的演变

在早期版本的iOS中，TPF使用了一比特来表示对象的类型。这允许将对象划分为两类：Tagged和Untagged。

Tagged对象包含额外的元数据，而Untagged对象则没有。这种简单的二分法在当时提供了足够的灵活性。

然而，随着iOS的不断发展，出现了对更精细的对象分类的需求。为了满足这一需求，iOS 11引入了新的TPF格式，该格式使用两个比特来表示对象的类型。

这种新的格式将对象划分为四类：

1. Tagged Pointer：包含附加元数据
2. Untagged Pointer：不包含附加元数据
3. Weak Pointer：指向一个可以被释放的对象
4. Unowned Pointer：指向一个由其他对象所有权的对象

TPF的好处

TPF为iOS内存管理带来了多项好处：

• 性能优化： 通过消除查找操作，TPF提高了内存管理的效率，从而减少了处理器的开销。
• 空间节省： TPF允许在指针中存储元数据，从而减少了对其他数据结构的需求，从而节省了内存空间。
• 代码简化： TPF简化了内存管理代码，使开发人员可以专注于应用程序逻辑，而无需担心底层细节。

示例

让我们考虑一个NSString对象。在TPF中，NSString对象指针的低两个位可能被编码为00，表示该对象为Untagged对象，不包含额外的元数据。

如果我们将该NSString对象分配给一个weak变量，那么指针的低两个位将被编码为10，表示该对象为Weak对象，指向一个可以被释放的对象。

结论

Tagged Pointer Format（TPF）是iOS中一项关键的内存管理技术，它通过在指针中编码对象属性信息，优化了内存管理。

随着iOS的不断发展，TPF也随之演变，提供更精细的对象分类和更高的效率。

通过了解TPF，开发人员可以优化其应用程序的内存管理，提高性能并节省宝贵的内存空间。