回顾

对象在内存中是对齐的，它们的地址总是指针大小的整数倍，通常为16的倍数。对象指针是一个64位的整数，而为了对齐，一些位将永远是零。

Tagged Pointer利用了这一现状，它使对象指针中非零位有了特殊的含义。在苹果的64位Objective-C实现中，若对象指针的最低有效位为1(即奇数)，则该指针为Tagged Pointer。这种指针不通过解引用isa来获取其所属类，而是通过接下来三位的一个类表的索引。该索引是用来查找所属类是采用Tagged Pointer的哪个类。剩下的60位则留给类来使用。

Tagged Pointer有一个简单的应用，那就是NSNumber。它使用60位来存储数值。最低位置1。剩下3位为NSNumber的标志。在这个例子中，就可以存储任何所需内存小于60位的数值。

从外部看，Tagged Pointer很像一个对象。它能够响应消息，因为objc_msgSend可以识别Tagged Pointer。假设你调用integerValue，它将从那60位中提取数值并返回。这样，每访问一个对象，就省下了一次真正对象的内存分配，省下了一次间接取值的时间。同时引用计数可以是空指令，因为没有内存需要释放。对于常用的类，这将是一个巨大的性能提升。

NSString似乎并不适合Tagged Pointer，因为它的长度即可变，又可远远超过60位。然而，Tagged Pointer是可以与普通类共存的，即对一些值使用Tagged Pointer，另一些则使用一般的指针。例如，对于NSNumber，大于2^60-1的整数就不能采用Tagged Pointer来存储，而需要在内存中分配一个NSNumber的对象来存储。只要创建对象的代码编写正确，就没有问题。

NSString也是如此。对于那些所需内存小于60位的字符串，它可以创建一个Tagged Pointer。其余的则被放置在真正的NSString对象里。这使得常用的短字符串的性能得到明显的提升。实际代码就是如此吗？似乎Apple是这么认为的，因为他们这么做了并实现了它。

可能的实现方法

在看Apple的实现之前，让我们花点时间想想我们自己会如何实现这种字符串。最初想法很简单：置最低位为1，剩下的3位作为类的标志，60位为真正的数据。如何使用这60位是一个大问题。我们想要最大限度地利用这60位。

一个Cocoa字符串在概念上是一系列的Unicode字符。一共有1,112,064个有效的Unicode字符，所以需要21位代表一个字符。这意味着我们可以放两个字符在这60位里，浪费掉了18位。我们可以用一些额外的位来存储长度。所以一个采用Tagged Pointer的字符串可以是零个、一个或两个字符。然而被限制为只有两个字符的字符串似乎并没什么用。

NSString API实际上是基于UTF-16的实现，而不是直接基于Unicode。UTF-16用16位的序列值来表示Unicode。最常见的基本多文种平面（Basic Multilingual Plane，BMP）字符需要16位，字符编码超过65,535的则需要两个。我们可以放三个16位进60位，剩下12位。再借用一些表示长度的位，这将允许我们表示0-3个UTF-16字符。这将允许三个BMP字符，且其中一个字符可以超出BMP的范围。被限制为三个字符的字符串的使用仍然有限。

大多数APP里的字符串是ASCII。即使APP本地化到非ASCII语言，字符串也远远不止用于显示UI。它们用于URL组件、文件扩展名、对象键、属性列表值等等。UTF-8编码是一种ASCII兼容的编码，它将每一个ASCII字符编码为一个字节，用四字节编码其他Unicode字符。我们可以在60位里放七个字节，剩下的4位表示长度。这样这种字符串可以存储七个ASCII字符，或者少一些的非ASCII字符，这取决于这些字符是什么。

如果我们要优化ASCII，我们不妨放弃对Unicode的完整支持。毕竟包含非ASCII字符的字符串可以使用真正的NSString对象。ASCII是一个七位编码，如果我们给每个字符只分配7位会发生什么？让我们存储八个ASCII字符在这60位里，再用剩下的4位存储长度。这听起来很有用。在一个APP里可能有大量的字符串是纯ASCII并且只包含8个字符或更少。

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对象在内存中是对齐的，它们的地址总是指针大小的整数倍，通常为16的倍数。对象指针是一个64位的整数，而为了对齐，一些位将永远是零。

Tagged Pointer利用了这一现状，它使对象指针中非零位有了特殊的含义。在苹果的64位Objective-C实现中，若对象指针的最低有效位为1(即奇数)，则该指针为Tagged Pointer。这种指针不通过解引用isa来获取其所属类，而是通过接下来三位的一个类表的索引。该索引是用来查找所属类是采用Tagged Pointer的哪个类。剩下的60位则留给类来使用。

Tagged Pointer有一个简单的应用，那就是NSNumber。它使用60位来存储数值。最低位置1。剩下3位为NSNumber的标志。在这个例子中，就可以存储任何所需内存小于60位的数值。

从外部看，Tagged Pointer很像一个对象。它能够响应消息，因为objc_msgSend可以识别Tagged Pointer。假设你调用integerValue，它将从那60位中提取数值并返回。这样，每访问一个对象，就省下了一次真正对象的内存分配，省下了一次间接取值的时间。同时引用计数可以是空指令，因为没有内存需要释放。对于常用的类，这将是一个巨大的性能提升。

NSString似乎并不适合Tagged Pointer，因为它的长度即可变，又可远远超过60位。然而，Tagged Pointer是可以与普通类共存的，即对一些值使用Tagged Pointer，另一些则使用一般的指针。例如，对于NSNumber，大于2^60-1的整数就不能采用Tagged Pointer来存储，而需要在内存中分配一个NSNumber的对象来存储。只要创建对象的代码编写正确，就没有问题。

NSString也是如此。对于那些所需内存小于60位的字符串，它可以创建一个Tagged Pointer。其余的则被放置在真正的NSString对象里。这使得常用的短字符串的性能得到明显的提升。实际代码就是如此吗？似乎Apple是这么认为的，因为他们这么做了并实现了它。

可能的实现方法

在看Apple的实现之前，让我们花点时间想想我们自己会如何实现这种字符串。最初想法很简单：置最低位为1，剩下的3位作为类的标志，60位为真正的数据。如何使用这60位是一个大问题。我们想要最大限度地利用这60位。

一个Cocoa字符串在概念上是一系列的Unicode字符。一共有1,112,064个有效的Unicode字符，所以需要21位代表一个字符。这意味着我们可以放两个字符在这60位里，浪费掉了18位。我们可以用一些额外的位来存储长度。所以一个采用Tagged Pointer的字符串可以是零个、一个或两个字符。然而被限制为只有两个字符的字符串似乎并没什么用。

NSString API实际上是基于UTF-16的实现，而不是直接基于Unicode。UTF-16用16位的序列值来表示Unicode。最常见的基本多文种平面（Basic Multilingual Plane，BMP）字符需要16位，字符编码超过65,535的则需要两个。我们可以放三个16位进60位，剩下12位。再借用一些表示长度的位，这将允许我们表示0-3个UTF-16字符。这将允许三个BMP字符，且其中一个字符可以超出BMP的范围。被限制为三个字符的字符串的使用仍然有限。

大多数APP里的字符串是ASCII。即使APP本地化到非ASCII语言，字符串也远远不止用于显示UI。它们用于URL组件、文件扩展名、对象键、属性列表值等等。UTF-8编码是一种ASCII兼容的编码，它将每一个ASCII字符编码为一个字节，用四字节编码其他Unicode字符。我们可以在60位里放七个字节，剩下的4位表示长度。这样这种字符串可以存储七个ASCII字符，或者少一些的非ASCII字符，这取决于这些字符是什么。

如果我们要优化ASCII，我们不妨放弃对Unicode的完整支持。毕竟包含非ASCII字符的字符串可以使用真正的NSString对象。ASCII是一个七位编码，如果我们给每个字符只分配7位会发生什么？让我们存储八个ASCII字符在这60位里，再用剩下的4位存储长度。这听起来很有用。在一个APP里可能有大量的字符串是纯ASCII并且只包含8个字符或更少。