Objective-C 引用计数原理

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引用计数如何存储

有些对象如果支持使用 TaggedPointer，苹果会直接将其指针值作为引用计数返回；如果当前设备是 64 位环境并且使用 Objective-C 2.0，那么“一些”对象会使用其 isa 指针的一部分空间来存储它的引用计数；否则 Runtime 会使用一张散列表来管理引用计数。

其实还有一种情况会改变引用计数的存储策略，那就是是否使用垃圾回收（用UseGC属性判断），但这种早已弃用的东西就不要管了，而且初始化垃圾回收机制的 void gc_init(BOOL wantsGC) 方法一直被传入 NO。

TaggedPointer

判断当前对象是否在使用 TaggedPointer 是看标志位是否为 1 ：

#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

}

id 其实就是 objc_object * 的简写（typedef struct objc_object *id;），它的 isTaggedPointer() 方法经常会在操作引用计数时用到，因为这决定了存储引用计数的策略。

isa 指针（NONPOINTER_ISA）

用 64 bit 存储一个内存地址显然是种浪费，毕竟很少有那么大内存的设备。于是可以优化存储方案，用一部分额外空间存储其他内容。isa 指针第一位为 1 即表示使用优化的 isa 指针，这里列出不同架构下的 64 位环境中 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

};

SUPPORT_NONPOINTER_ISA 用于标记是否支持优化的 isa 指针，其字面含义意思是 isa 的内容不再是类的指针了，而是包含了更多信息，比如引用计数，析构状态，被其他 weak 变量引用情况。判断方法也是根据设备类型：

// 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

综合看来目前只有 arm64 架构的设备支持，下面列出了 isa 指针中变量对应的含义：

变量名含义

indexed

0 表示普通的 Ԩ Objective-C 2.0，那么“一些”对象会使用其 isa 指针的一部分空间来存储它的引用计数；否则 Runtime 会使用一张散列表来管理引用计数。

TaggedPointer

判断当前对象是否在使用 TaggedPointer 是看标志位是否为 1 ：

#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

}

isa 指针（NONPOINTER_ISA）

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

};

// 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

综合看来目前只有 arm64 架构的设备支持，下面列出了 isa 指针中变量对应的含义：

变量名

含义

indexed

0 表示普通的 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 };