NSString的内存管理之__NSCFConstantString(一)

目录
1、存放位置
2、构造方式
3、特性分析
4、内存分配
5、总结
6、思考题

我们在创建NSString对象时,其实对象本身并不是NSString类型,系统会根据字符串长度以及构建方式的不同,将字符串分为__NSCFConstantStringNSTaggedPointerString,以及__NSCFString这三种类型。举个例子:

NSString *str10 = @"1111111111111";       //__NSCFConstantString
NSString *str20 = [NSString stringWithFormat:@"aaaaa"];  //NSTaggedPointerString
NSString *str30 = [NSString stringWithFormat:@"j98883399012ssssssssssssssssssssss"];  //__NSCFString

那么这三种类型是什么?它们在内存中是如何存储的?什么样的长度和构建方式会转化成什么样的类型?本节我们先来探究__NSCFConstantString

1、存放位置

NSString *str10 = @"1111111111111";   //__NSCFConstantString
NSLog(@"str10引用计数器:%@",[str10 valueForKey:@"retainCount"]);// 18446744073709551615
NSLog(@"str10在堆中实际分配: %zd", malloc_size((__bridge const void *)(str10))); // 0
NSLog(@"str10地址:%p",str10);// str10地址:0x10b028228

从打印结果我们可以看出
1、引用计数器的值为18446744073709551615,即为2^64-1,当引用计数器的值为-1或者无穷大的时候,说明不满足内存管理法则,既系统并不是通过内存黄金法则来释放的。也就是对str10进行retain,release操作都是没有用的。
2、str10对象在堆中实际没有分配空间,只有存放在堆区中的对象才满足内存管理法则。
3、str10对象的地址是低地址,排除代码区和常量区,所以我猜测__NSCFConstantString类型的对象存放在 初始化过的静态区:data段,继续往下走我们会验证这一猜想。

2、 构造方式

我们将代码转成C++,发现每一个@"..."都会生成一个__NSCFConstantString类型的对象。我一共创建了7个@"..."

NSString *str10 = @"1111111111111";   //__NSCFConstantString
NSLog(@"str10引用计数器:%@",[str10 valueForKey:@"retainCount"]);// str10地址:0x10b028228
NSLog(@"str10在堆中实际分配: %zd", malloc_size((__bridge const void *)(str10))); // 0
NSLog(@"str10地址:%p",str10);// str10地址:0x10b028228
NSString *str20 = [NSString stringWithFormat:@"aaaaa"];  //NSTaggedPointerString
NSString *str30 = [NSString stringWithFormat:@"j98883399012ssssssssssssssssssssss"];  //__NSCFString

如下图所示,就有7个用static修饰的对象产生。
对于static修饰的变量,初始化过的是放在初始化全局区(静态区):data段,未初始化过的放在未初始化全局区(静态区):.bss段,并且这部分内存是程序结束后由系统释放的。显然我们是直接初始化了的,也就验证了我们的猜想:__NSCFConstantString类型的对象存放在初始化过的静态区:data段

图一.png

并且我们发现,即使str20NSTaggedPointerString类型的,str30__NSCFString类型的,也会在data段存放一个__NSCFConstantString类型的对象。我们这一节先不探讨NSTaggedPointerString__NSCFString

3、特性分析

通过前两条的分析,我们总结一下__NSCFConstantString类型的对象的特性,它到底特殊在哪里
1、可以用static修饰。也是唯一一个可以用static修饰的对象
2、存放在初始化过的静态区:data段,并不在堆区,程序结束后由系统释放的。
3、不满足内存管理法则,所以retainrelease都是不起作用的。
但从isa指针 和 对对象发送消息 这两点来看,还是可以称作是一个对象的,所以我们就称__NSCFConstantString类型的对象是一个特殊对象吧。

4、 内存分配

我们先来看一下第一个对象str10在内存中是如何存储的,通过打印得知str10 对象的内存地址为0x10b028228,通过 Debug-->DebugWorkFlow-->View Memory 打开内存管理界面,输入需要查找的地址

图二.png

这个内存表是以16进制存储的,所以两位表示一个字节。

4.1 探索对象前8个字节。

我们知道,对象最开始存储的是这个对象的isa指针,占8个字节。所以我们打印一下str10isa指针的值,看看对不对

图三.png

咦?怎么感觉不对应? 别着急,内存中存放指针字节是倒着的。指针的最后一个字节60对应内存中存放的第一个字节,这样是不是就完全对上啦~~~
所以,前8个字节存放的是isa指针。

4.2 探索对象范围。

我们知道,对象的isa指针指向这个对象的类(类对象),一个类有且只有一个类对象,所以同种类型对象的 isa指针的值都是相等的(都是那个类对象的地址呀~)。以我们生成的__NSCFConstantString类型对象为例, 即以地址60 27 39 0E 01 00 00 00开头的(对应isa指针0x000000010e392760)就是一个__NSCFConstantString类型的对象。

根据这个原理,我们恰好能找到7个__NSCFConstantString类型的对象。 从这个表中我们可以看出,从一个 __NSCFConstantString类型对象的开始到遇到第二个__NSCFConstantString类型对象这中间一共是32个字节。 那这32个字节全是这个对象的吗?我们以str10为例,把这32个字节按8个字节拆成四份

 str10怕你们忘了它是谁,所以再次闪亮登场
NSString *str10 = @"1111111111111";   //__NSCFConstantString

0~8 字节---> 60 27 39 0E 01 00 00 00 isa指针
9~16 字节--> C8 07 00 00 00 00 00 00 一脸懵逼
17~24 字节-> C9 D1 D5 0C 01 00 00 00 看起来像个地址
25~32字节-> 0D 00 00 00 00 00 00 00 D的16进制是13,与str10的长度一致

4.3 探索对象17~24字节

我们把17~24字节(看起来像地址的家伙)当地址,看看里面存放了什么

图四.png

似乎发现了新大陆,查找ASCLL表发现,字符1对应ASCLL码的16进制 就是31!!(其实作者探索到这里的时候心里好开心~~) 所以毋庸置疑,第17~24字节存的就是str10值的地址!,并且这些值存放在内存的文字常量区。

4.4 探索对象9~16字节

细心的同学会发现,可以用ASCLL编码的字符串是存放在一起的,并且用一个字节隔开(看图四),他们的第9~16字节都是
C8 07 00 00 00 00 00 00
那些包含中文的那些字符串也存在一起,他们中间用两个字节隔开

图五.png

他们的9~16个字节都是
D0 07 00 00 00 00 00 00
所以我猜测,这8个字节可能会存放字符串的编码方式,以及对象类型。

4.5 探索对象25~32字节

接着我们再来探究最后8个字节
我们把前三个对象的最后8个字节都拿出来,看看存储的到底是不是字符串的长度
0D 00 00 00 00 00 00 00 13 --->@"1111111111111"
0D 00 00 00 00 00 00 00 13 --->@"str10引用计数器:%@"
0B 00 00 00 00 00 00 00 11 --->@"retainCount"
这个很好验证,所以25~32字节存放的是字符串的长度

5、总结:

1、__NSCFConstantString类型的对象是特殊对象。其特殊性体现在可以用static修饰,存放在data段,不满足内存管理法则。
2、所有@"....."都会在内存中生成__NSCFConstantString类型的对象。
3、__NSCFConstantString类型的对象在内存中占用32个字节,用来存放isa指针,(编码形式,对象类型),字符串常量的地址以及字符串长度。
4、字符串的值(字符串常量)存放在文字常量区。

6、思考题

1、为什么以下两种方式生成的字符串相当于直接赋值?也是__NSCFConstantString类型的对象

NSString *str11 = [[NSString alloc] initWithString:@"222222222222222222222"];
NSString *str12 = [NSString stringWithString:@"2222222222222222"];

首先@"..."说明已经在data段存了__NSCFConstantString类型的对象,NSString是不可变字符串,就没必要在堆上浪费内存了,直接指向这个__NSCFConstantString类型的对象,效果是一样的。

2、那为什么 stringWithFormat 用format这种形式创建的字符串不指向__NSCFConstantString类型的对象,而是NSTaggedPointerString或者__NSCFString类型?

经过format所得到的值 不一定和 data段存的__NSCFConstantString类型的对象的值相等。举个例子

 NSString *str31 = [NSString stringWithFormat:@"j98883399012%@",str10];  

即在data段存的__NSCFConstantString类型对象的值是j98883399012%@,但str31对象的值是j98883399012str10,所以会在堆中开辟空间,存放这个对象的值(__NSCFString类型),如果值比较小,就可以直接存在指向对象的指针里面(NSTaggedPointerString

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 199,175评论 5 466
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 83,674评论 2 376
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 146,151评论 0 328
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 53,597评论 1 269
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 62,505评论 5 359
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 47,969评论 1 275
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,455评论 3 390
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,118评论 0 254
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,227评论 1 294
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,213评论 2 317
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,214评论 1 328
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 32,928评论 3 316
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,512评论 3 302
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,616评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,848评论 1 255
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,228评论 2 344
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 41,772评论 2 339