iOS 探究 | 第六篇 Equality（即 ==，isEqual，isEqualToString）详细探究

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探求系列已发布文章列表，有爱好的同学可以翻阅一下：

第一篇 | iOS 属性 @property 具体探求

第二篇 | iOS 深化了解 Block 运用及原理

第三篇 | iOS 类别 Category 和扩展 Extension 及相关目标详解

第四篇 | iOS 常用锁 NSLock ，@synchronized 等的底层完成详解

第五篇 | iOS 全面了解 Nullability

——- 正文开始 ——-

引言

开发过程中，咱们经常需求判别一个目标是不是咱们需求处理的目标，以及是否满足咱们进一步执行程序的条件。这个时分咱们就需求经过一些办法进行判别。== 及 isEqual: 及其他持平性（Equality）判别办法应运而生。

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常用介绍

isEqual:，isEqualToString: 及 == 的差异

• ==：

1. 关于根本数据类型，比较的是值；
2. 关于目标类型，判别两个目标的内存地址是否持平，持平则返回 YES，不持平则返回 NO；

• isEqual: NSObject 及其子类中指定 isEqual: 办法来确认两个目标是否持平。在它的根本完成中，持平检查只是简单地判别持平标识，如下：

  - (BOOL)isEqual: (id)other {
      return self == other;
  }
  

  可是，一些 NSObject 的子类重写了 isEqual:，因而它们各自从头定义了持平的规范：

  • 假如一个目标最重要的事情是它的状态，那么它被称为值类型，它的 observable 属性被用来确认是否持平。

  • 假如一个目标最重要的事情是它的标识，那么它被称为引证类型，它的内存地址被用来确认是否持平。

  在 Foundation 框架中，下面这些 NSObject 的子类都有自己的持平性检查完成，只需看看它们的 isEqualToClassName: 办法就知道了。它们在 isEqualToClassName: 中确认是否持平时，相应类型的目标都遵从值语义，当需求对它们的两个实例进行比较时，推荐运用这些高档办法而不是直接运用 isEqual: 进行比较。具体类及办法如下：

  • NSValue -isEqualToValue:
  • NSArray -isEqualToArray:
  • NSAttributedString -isEqualToAttributedString:
  • NSData -isEqualToData:
  • NSDate -isEqualToDate:
  • NSDictionary -isEqualToDictionary:
  • NSHashTable -isEqualToHashTable:
  • NSIndexSet -isEqualToIndexSet:
  • NSNumber -isEqualToNumber:
  • NSOrderedSet -isEqualToOrderedSet:
  • NSSet -isEqualToSet:
  • NSString -isEqualToString:
  • NSTimeZone -isEqualToTimeZone:

  留意： isEqualToClassName: 办法不承受 nil 作为参数，如传 nil 编译器会给出正告，而 isEqual: 承受（假如传入 nil 则返回 NO )。

• isEqualToString: NSString 是一个很特别的类型，先看下面代码：

NSString *a = @"Hello";
NSString *b = @"Hello";
// YES
if (a == b) {
    NSLog(@"a == b is Yes"); 
}
// YES
if ([a isEqual:b]) {
    NSLog(@"a isEqual b is Yes");
}
// YES
if ([a isEqualToString:b]) {
    NSLog(@"a isEqualToString b is Yes"); 
}

会发现上面的三种判别都是 YES ，为什么 == 判别也是 YES ？

这是由于苹果采用了 字符串驻留（String Interning） 的优化技能。在这种情况下，创立的字符串在内部被视为字符串字面量。运行时不会为这些字符串分配不同的内存空间。

留意： 所有这些针对的都是静态定义的不可变字符串。

别的， Objective-C 选择器的姓名也是作为驻留字符串储存在一个共享的字符串池当中。关于经过来回传递音讯来操作的言语来说，这是一个重要的优化。能够经过指针是否持平来快速检查字符串，这对运行时功用有很大的影响。

• Hashing

关于面向目标编程来说，目标持平性检查的主要用例，便是确认一个目标是不是一个调集的成员。 为了保证在 NSDictionary 和 NSSet 调集中的检查速度，具有自定义持平完成的子类应该以满足以下条件的方式完成 hash 办法：

1. 目标持平具有交换性：（[a isEqual:b] ⇒ [b isEqual:a]）
2. 假如目标持平，那么它们的哈希值也有必要持平：（[a isEqual:b] ⇒ [a hash] == [b hash]）
3. 可是，反过来则不建立：即两个目标可以具有相同的哈希值，但互相不持平：（[a hash] == [b hash] ⇒ [a isEqual:b]）

• Tagged Pointers

Tagged Pointer 功用主要有如下三点：

1. Tagged Pointer 用于存储小目标，例如 NSNumber ，NSString 和 NSDate 等；
2. Tagged Pointer 值不再是地址，而是实践值。因而，它不再是真实的目标，它只是一个伪指针，一个 64 位的二进制。因而，它的内存不存储在堆中，不需求 malloc 和 free ；
3. 内存读取功率前进 3 倍，创立速度前进 106 倍；

OS X 和 iOS 都在 64 位代码中运用 Tagged Pointer 目标。在 32 位代码中没有运用 Tagged Pointer 目标，虽然在原则上这并不是不可能。开源的 objc4-818.2/runtime/objc-internal.h 有具体的定义及介绍:

{
    // 60-bit payloads
    OBJC_TAG_NSAtom            = 0, 
    OBJC_TAG_1                 = 1, 
    OBJC_TAG_NSString          = 2, 
    OBJC_TAG_NSNumber          = 3, 
    OBJC_TAG_NSIndexPath       = 4, 
    OBJC_TAG_NSManagedObjectID = 5, 
    OBJC_TAG_NSDate            = 6,
    // 60-bit reserved
    OBJC_TAG_RESERVED_7        = 7, 
    // 52-bit payloads
    OBJC_TAG_Photos_1          = 8,
    OBJC_TAG_Photos_2          = 9,
    OBJC_TAG_Photos_3          = 10,
    OBJC_TAG_Photos_4          = 11,
    OBJC_TAG_XPC_1             = 12,
    OBJC_TAG_XPC_2             = 13,
    OBJC_TAG_XPC_3             = 14,
    OBJC_TAG_XPC_4             = 15,
    OBJC_TAG_NSColor           = 16,
    OBJC_TAG_UIColor           = 17,
    OBJC_TAG_CGColor           = 18,
    OBJC_TAG_NSIndexSet        = 19,
    OBJC_TAG_NSMethodSignature = 20,
    OBJC_TAG_UTTypeRecord      = 21,
    // When using the split tagged pointer representation
    // (OBJC_SPLIT_TAGGED_POINTERS), this is the first tag where
    // the tag and payload are unobfuscated. All tags from here to
    // OBJC_TAG_Last52BitPayload are unobfuscated. The shared cache
    // builder is able to construct these as long as the low bit is
    // not set (i.e. even-numbered tags).
    OBJC_TAG_FirstUnobfuscatedSplitTag = 136, // 128 + 8, first ext tag with high bit set
    OBJC_TAG_Constant_CFString = 136,
    OBJC_TAG_First60BitPayload = 0, 
    OBJC_TAG_Last60BitPayload  = 6, 
    OBJC_TAG_First52BitPayload = 8, 
    OBJC_TAG_Last52BitPayload  = 263,
    OBJC_TAG_RESERVED_264      = 264
}

本质上来说 Tagged Pointer 便是 Tag + Data 组合的一个内存占用 8 个字节 64 位的伪指针：

• Tag 为特别标记，用于差异是否是 Tagged Pointer 指针以及差异 NSNumber、NSDate、NSString 等目标类型；
• Data 为目标对应存储的值。

在运行功率上，许多涉及 Tagged Pointer 类型相关功用，苹果都有针对性的进行了优化，因而执行起来功率特别高，具体可在源码中搜索 isTaggedPointer 进一步检查。

别的，在源码 objc-runtime-new.mm 中有一段注释对 Tagged pointer objects 进行了解释，具体如下：

/***********************************************************************
* Tagged pointer objects.
*
* Tagged pointer objects store the class and the object value in the 
* object pointer; the "pointer" does not actually point to anything.
* 
* Tagged pointer objects currently use this representation:
* (LSB)
*  1 bit   set if tagged, clear if ordinary object pointer
*  3 bits  tag index
* 60 bits  payload
* (MSB)
* The tag index defines the object's class. 
* The payload format is defined by the object's class.
*
* If the tag index is 0b111, the tagged pointer object uses an 
* "extended" representation, allowing more classes but with smaller payloads:
* (LSB)
*  1 bit   set if tagged, clear if ordinary object pointer
*  3 bits  0b111
*  8 bits  extended tag index
* 52 bits  payload
* (MSB)
*
* Some architectures reverse the MSB and LSB in these representations.
*
* This representation is subject to change. Representation-agnostic SPI is:
* objc-internal.h for class implementers.
* objc-gdb.h for debuggers.
**********************************************************************/

具体介绍此处就不再翻译，要点说一下：

• 1 bit 用来标识是否是 Tagged Pointer；
• 3 bits 用来标识类型；
• 60 bits 负载数据容量 即存储目标数据；

留意： 此处不对 Tagged Pointer 做深化具体介绍，有爱好的同学可以 Google 一下 Tagged Pointer，有许多优秀的文章介绍的十分翔实。

由于 Tagged Pointer 是一个伪指针，而不是一个真实的目标，因而它并没有 isa 指针。所以当咱们经过 LLDB 打印 Tagged Pointer 对应的 isa 指针时，程序会报错误提示：

error: Couldn’t apply expression side effects : Couldn’t dematerialize a result variable: couldn’t read its memory

而当针对 Tagged Pointer 需求运用到相似 Objecttive-C 目标的 isa 指针功用时，可以经过调用 isKindOfClass 和 object_getClass 完成判别及其他操作。

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拓展知识

• 了解“指针”和“指针值”，以及“直接引证”和“直接引证”的差异

寄存变量地址的变量咱们称之为“指针变量”，简单的说变量 p 中存储的是变量 a 的地址，那么 p 就可以称为是指针变量，或者说 p 指向 a 。当咱们拜访 a 变量的时分其实是程序先依据 a 获得 a 对应的地址，再到这个地址对应的存储空间中拿到 a 的值，这种方式咱们称为“直接引证”。

而当咱们经过 p 获得 a 的时分首先要先依据 p 转换成 p 对应的存储地址，再依据这个地址到其对应的存储空间中拿到存储内容，它的内容其实便是 a 的地址，然后依据这个地址到对应的存储空间中获得对应的内容，这个内容便是 a 的值，这种经过 p 找到 a 对应地址再取值的方式称为“直接引证”。

• iOS 内存分区：

堆：寄存目标，Objective-C 经过 new ，alloc 创立的目标，C 经过 malloc 创立的目标。由开发者进行办理，动态分配和开释，内存不接连，速度相对较慢。

栈：寄存局部变量，函数的参数，由体系分配和开释，内存接连，速度相对较快。

BSS 段：寄存未初始化的全局变量和静态变量，内存一向存在，程序完毕后由体系开释。

Data 段：寄存现已初始化的全局变量及静态变量，常量。其属于静态内存分配，分为只读数据段（常量区）和读写数据段，程序完毕后由体系开释。

代码区：用于寄存程序运行时的代码，代码会被编译成二进制存进内存的程序代码区。

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总结

Equality 是日常开发运用十分频频，用以判别并决议程序的运行流程，假如处理不行准确，可能会呈现一些意想不到的 bug。因而熟练掌握它的运用可以让咱们规避一些十分低级的错误。以上便是本文对 iOS Equality 相关知识点的介绍，希望这篇文章对你有所帮助，感谢阅读。

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参考资料：

Implementing Equality and Hashing (www.mikeash.com/pyblog/frid…)

Equality (nshipster.com/equality/)

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关于技能组

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