iOS - 数组的真实类型

1. NSArray 类簇

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// 1. __NSArray0 (空数组)
NSArray *empty = @[];

// 2. __NSArrayI (不可变数组)
NSArray *immutable = @[@1, @2, @3];

// 3. __NSArrayM (可变数组)
NSMutableArray *mutable = [NSMutableArray array];

// 4. __NSSingleObjectArrayI (单元素数组)
NSArray *single = @[@"one"];

// 5. __NSPlaceholderArray (占位数组)
NSArray *placeholder = [NSArray alloc]; // 未初始化

2. 具体类型特点

2.1 NSArray0

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// 空数组单例
+ (id)array {
    return [NSArray alloc] init];  // 返回 __NSArray0 单例
}

// 特点：
// 1. 共享单例
// 2. 零内存开销
// 3. 不可修改

2.2 _NSArrayI

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// 不可变数组
NSArray *array = @[@1, @2, @3];

// 特点：
// 1. 固定大小
// 2. 内存连续
// 3. 查找快速
// 4. 不支持修改

2.3 NSArrayM

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// 可变数组
NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
[array addObject:@1];

// 特点：
// 1. 动态大小
// 2. 支持增删改
// 3. 容量动态调整
// 4. 内存可能不连续

2.4 _NSSingleObjectArrayI

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// 单元素数组优化
NSArray *array = @[@"one"];

// 特点：
// 1. 专门优化的单元素存储
// 2. 内存效率高
// 3. 不可修改

2.5 NSConstantArray

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// 单元素数组优化
NSArray *array = @[@"one"];

// 特点：
// 1. 专门优化的单元素存储
// 2. 内存效率高
// 3. 不可修改

// 只有使用 [NSArray arrayWithObj: obj]; 这种方式获取的对应为 _NSSingleObjectArrayI 类型

2.6 __NSFrozenArrayM

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* 从可变数组copy到不可变数组时, 如果元素不超过5个,真实类型为 __NSArrayI
* 从可变数组copy到不可变数组时, 如果元素超过5个,真实类型为 __NSFrozenArrayM

3. 内存布局

3.1 不可变数组

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struct __NSArrayI {
    Class isa;
    uint32_t _count;
    id _objects[]; // 柔性数组
};

// 优点：
// 1. 内存连续
// 2. 访问效率高

3.2 可变数组

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struct __NSArrayM {
    Class isa;
    uint32_t _count;
    uint32_t _capacity;
    id *_objects; // 指针数组
};

// 特点：
// 1. 动态扩容
// 2. 内存可能分散

4. 性能特征

4.1 查找性能

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// 1. 随机访问
array[index];  // O(1)

// 2. 查找元素
[array indexOfObject:obj];  // O(n)

4.2 修改性能

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// 1. 添加元素
[mutableArray addObject:obj];  // 平均 O(1)，最坏 O(n)

// 2. 插入元素
[mutableArray insertObject:obj atIndex:0];  // O(n)

// 3. 删除元素
[mutableArray removeObjectAtIndex:0];  // O(n)

5. 使用建议

5.1 类型选择

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// 1. 固定内容用不可变
NSArray *constants = @[@1, @2, @3];

// 2. 动态内容用可变
NSMutableArray *dynamic = [NSMutableArray array];

// 3. 空数组用单例
NSArray *empty = @[];

5.2 性能优化

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// 1. 预分配容量
NSMutableArray *array = [NSMutableArray arrayWithCapacity:expectedCount];

// 2. 批量操作
[array addObjectsFromArray:objects];  // 比循环添加效率高

// 3. 避免频繁调整大小
if ([array count] == 0) {
    array = [NSMutableArray arrayWithCapacity:100];
}

5.3 内存管理

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// 1. 大数组及时释放
@autoreleasepool {
    NSMutableArray *largeArray = [NSMutableArray array];
    // 处理大量数据
}

// 2. 注意循环引用
array = nil;  // 打破循环引用