NSArray在内存中的数据结构(下)

接上文 https://www.jianshu.com/p/a9cc0806c3f5

本文继续探讨NSMutableArray与NSMutableSet的内存结构。

NSMutableArray

依然是使用位移指针查看内容的方式探索


测试代码

代码跟NSArray大差不差。可以看出:

第一个内存单元与NSArray相同,前28位为定值应该是类内恒定的值,后36位为isa指针+1。

第二个内存单元恒为空。

重点研究第三个内存单元及以后。


二次寻址

根据二次寻址可得,第三个内存单元指向的正是array[0]所存储数据的地址,且目标地址向后依次顺序存储了array的其他元素,推测此表为顺序表,存储内容为array中包含的元素,而第三个内存单元指向其首地址。

第四个内存单元,前四个字节存储一个偶数,其值为不小于count的最小偶数,推测是其为存储顺序表开辟的内存空间。后四个字节为空。

第五个内存单元,前四个字节存储count,后四个字节恒为1。暂时不了解后四个字节代表的意义。

第六个内存单元就是空了,这里不再对第六个及以后的内存单元进行探究。

可变数组的增删

因为改查对数据内存结构基本没有影响,所以此方法不讨论改和查

以下可能图比较多,想看结论建议直接跳过。


实现方法


打印1


打印2


打印3-1


打印3-2(此处返回打印原先的顺序表发现已被覆盖)


打印4

第二次打印的时候,容量未溢出,仅仅在顺序表后添加了新元素,第五个内存单元,前四个字节代表的count发生相应改变,后四个字节+1,后四个字节在之后的操作中单向增加,添加+1,删除+2,笔者暂时推测这是个代表操作次数的值。

第三次打印的时候,容量溢出,笔者发现array直接放弃了原先的顺序表开辟了新的内存创建顺序表。且读取上一个顺序表发现数据已不存在。容量也不再是按照不小于count的最小偶数,而是比之增加了2。

第四次打印的时候,容量未改变,只是count发生了改变,特别的,删除索引的后续索引数据向前填充,但超出容量的数据并未清零,推测array用count识别数量,溢出部分不会影响逻辑。

继续探寻当插入数据与删除数据位于前半段时,对应内存结构的变化。

上代码:


测试代码


打印1


打印2


打印3


打印4


打印5

第二次打印的时候,容量未溢出,替换元素来到了原先array[0]的位置,array[0]的元素来到了array[6]的内存位置,同时第四个存储单元的后四个字节变为5,推测其值为首个元素的游标,由此可知,array是环形存储的,插入元素时在内存内优先移动元素少的一边,同时游标会移动指出顺序表的首位元素。

第三次打印的时候,容量溢出,同样开辟新内存构建新顺序表,新元素占据第一个位置,因为这里牵扯到内存重新开辟,所以不需要前移新元素。array[0]依旧位于内存最后位置,由此验证游标推论属实。

第四第五次打印的时候,内存不变,同样是短端移动,废弃内存不重置。用游标和count来控制数组索引。

由此可得结论,NSMutableArray结构为:

第一个内存单元与NSArray相同,前28位为定值应该是类内恒定的值,后36位为isa指针+1。

第二个内存单元恒为空。

第三个内存单元存储一个指向顺序表的地址,此顺序表存放可变数组元素。

第四个内存单元,前四个字节存储顺序表的内存空间,后四个字节存储索引游标,游标数代表第一个元素在顺序表的位置。

第五个内存单元,前四个字节存储数组的count,后四个字节存储一个跟操作有关的单调增长的值,每次操作数组都会增加。

超出存储长度时,array会放弃原顺序表,申请更多的内存构建新的顺序表。

这里继续说一下MutableSet,因为测试方法雷同,所以不再贴代码。

可得结论,MutableSet结构为:

第一个内存单元与NSSet相同,前28位为定值应该是类内恒定的值,后36位为isa指针+1。

第二个内存单元恒为空。

第三个内存单元存储一个指向顺序表的地址,此顺序表存放可变集合元素。

第四个内存单元,前四个字节存储集合的count,后四个字节存储一个跟操作有关的单调增长的值,每次操作集合都会增加。

超出存储长度时,set会放弃原顺序表,申请更多的内存构建新的顺序表。

这里说下可变set与array的不同,set没有顺序不需要游标,只用count控制,遇到空元素跳过就好了。添加与删除set元素不会移动其他元素,删除会用一个空的object填补此处,set在使用的时候会将其理解为空。笔者通过po方法只能得出此元素为NSObject的结论,并不能继续分析之。

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