Objective-C Runtime — cache_t Layout
apple-oss-distributions / objc4 · latest · sizeof(cache_t) == 2 * sizeof(void*) == 16 bytes
整体内存布局（64-bit 内联 mask，最常见的 arm64 / x86_64）
cache_t 16 bytes total
+0 · 8 bytes
bucket_t *
桶数组指针
低位存 buckets 地址，通过 ISA_MASK 类似的操作提取
mask
桶数 - 1（内联）
内联方案：mask 塞进高位 bit，和指针共享 8 字节
↳ _bucketsAndMaybeMask (uintptr_t) — 内联方案将 bucket_t* 和 mask 压缩在同一个 64-bit 字段
+8 · 8 bytes (union)
_disguisedPreoptCacheSignature
uint32_t · 预优化缓存签名
用于校验 _originalPreoptCache 是否有效
_occupied
uint16_t · 已用桶数
已放入缓存的方法数量，超过 3/4 触发扩容
_flags
uint16_t · 类元信息
16 bit 存 has_cxx_dtor / instanceSize 等标志
↳ 或 _originalPreoptCache (preopt_cache_t*) — 指向 dyld 共享缓存中预构建的方法缓存（两者互斥）
+8 字节 union — 两种状态互斥
运行时构建的缓存
uint32_t _disguisedPreoptCacheSignature
uint16_t _occupied已占用桶数
uint16_t _flags类元信息位
↳ 运行时 insert() 写入方法后使用
── OR（互斥）──
dyld 预优化缓存
preopt_cache_t * _originalPreoptCache
↳ 系统类在 dyld 共享缓存中已预构建
↳ 直接指向现成缓存，不需要运行时构建
↳ isConstantOptimizedCache() 返回 true
bucket_t — 缓存桶单元
bucket_t 16 bytes
SEL
_sel · 8 bytes
方法选择器，散列键
IMP
_imp · 8 bytes
函数指针，命中后直接跳转
散列地址：(sel ^ (sel >> shift)) & mask
冲突：向前线性探测（--index & mask）
占用 > 3/4 时触发 reallocate() 扩容
_bucketsAndMaybeMask 内联方案
内联 mask（64-bit 平台）
bit 0bucket_t* 指针 ←→ mask（高位）bit 63
buckets() → bits & bucketsMask 提取指针
mask() → bits >> maskShift 提取 mask
_flags (uint16_t) — 16 bit 位域详解
_flags 16 bits · 存在 cache_t 里避免每次去 class_ro_t 取
bit 0
← instanceSize (bit 3~11) →
bit 15
bit
宏名
含义
0
HAS_CXX_DTOR
有 C++ 析构 / .cxx_destruct arm64
1
HAS_CXX_CTOR
有 C++ 构造 / .cxx_construct arm64
3~11
ALLOC_MASK
对齐后的实例大小（+ DELTA16 偏移编码） LP64
12
HAS_CUSTOM_DEALLOC_INITIATION
有自定义 dealloc 触发逻辑 all
13
REQUIRES_RAW_ISA
实例必须用裸 isa（不能用 nonpointer） all
14
HAS_DEFAULT_AWZ
有默认 alloc / allocWithZone（存元类） all
15
HAS_DEFAULT_CORE
有默认 new / self / class / retain / release… all
fastInstanceSize — 实例大小编码在 _flags bit 3~11
快速实例大小（避免每次 alloc 走 class_ro_t）
写入 setFastInstanceSize
sizeBits = word_align(newSize) + DELTA16
sizeBits &= ALLOC_MASK // 只保留 bit 3~11
_flags = (flags & ~ALLOC_MASK) | sizeBits
读取 fastInstanceSize
size = _flags & ALLOC_MASK
return align16(size + extra - DELTA16)
// 还原真实字节大小
↳ alloc 快速路径直接读 cache._flags，一次内存访问拿到大小，无需走 bits → class_rw_t → class_ro_t
CACHE_MASK_STORAGE — 四种平台方案对比
_bucketsAndMaybeMaskbucket_t*
── union ──
_mask独立字段
_occupieduint16_t
_flags❌ 无
_bucketsAndMaybeMaskbucket_t*
── union ──
_mask独立字段
_occupieduint16_t
_flags✅ 有
INLINE mask
64-bit · arm64 / x86_64
_bucketsAndMaybeMaskptr + mask
── union ──
_disguisedPreoptSiguint32_t
_occupieduint16_t
_flags✅ 有
INLINE mask
32-bit · armv7k
_bucketsAndMaybeMaskptr + mask
── union ──
_occupieduint16_t
_flags✅ 有
_disguisedPreoptSig❌ 无