问NSMutableArray背后的数据结构是什么？

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它是circular buffer的包装器。

这既没有文档记录，也没有开源，但是this blog post在NSMutableArray上展示了一个令人惊叹的逆向工程工作，我认为您会发现这非常有趣。

NSMutableArray类集群由一个名为__NSArrayM的具体私有子类支持。

最大的发现是，NSMutableArray不是CFArray的薄薄包装器，正如人们可能合理地认为的那样：CFArray是开源的，并且它不使用循环缓冲区，而__NSArrayM使用循环缓冲区。

通读这篇文章的评论，似乎从iOS 4开始就是这样的，而在以前的SDK中，NSMutableArray实际上在内部使用了CFArray，而__NSArrayM甚至都不在那里。

直接从我上面提到的博客文章中

数据结构

正如您可能已经猜到的那样，__NSArrayM使用循环缓冲区。这种数据结构非常简单，但比常规的数组/缓冲区稍微复杂一点。当到达任何一端时，循环缓冲区的内容都可以回绕。

循环缓冲区有一些非常酷的属性。值得注意的是，除非缓冲区已满，否则从两端插入/删除都不需要移动任何内存。

objectAtIndex:的伪代码如下：

- (id)objectAtIndex:(NSUInteger)index {
    if (_used <= index) {
        goto ThrowException;
    }

    NSUInteger fetchOffset = _offset + index;
    NSUInteger realOffset = fetchOffset - (_size > fetchOffset ? 0 : _size);

    return _list[realOffset];

ThrowException:
    // exception throwing code
}

其中ivars被定义为

• _used：数组的元素数holds
• _list：指向循环缓冲区的指针buffer
• _size：缓冲区的大小buffer
• _offset：数组的第一个元素的索引

再说一次，我不会把上面的所有信息都归功于任何人，因为它们直接来自这个amazing blog post by Bartosz Ciechanowski。

做了一些测量:从一个空数组开始，添加@"Hello“100,000次，然后删除它100,000次。不同的模式:在结尾处、开始处、中间添加/删除，接近开始处(可能时在索引20处)，接近结束处(可能时远离结束处20个索引)，以及在接近开始处和结束处交替添加/删除。以下是100,000个对象的时间(在Core 2 Duo上测量)：

Adding objects = 0.006593 seconds
Removing objects at the end = 0.004674 seconds
Adding objects at the start = 0.003577 seconds
Removing objects at the start = 0.002936 seconds
Adding objects in the middle = 3.057944 seconds
Removing objects in the middle = 3.059942 seconds
Adding objects close to the start = 0.010035 seconds
Removing objects close to the start = 0.007599 seconds
Adding objects close to the end = 0.008005 seconds
Removing objects close to the end = 0.008735 seconds
Adding objects close to the start / end = 0.008795 seconds
Removing objects close to the start / end = 0.008853 seconds

因此，每次添加/删除的时间与数组开头或结尾的距离成正比，以较近者为准。在中间添加东西是很昂贵的。您不必完全在结尾工作；删除靠近开头/结尾的元素也是非常便宜的。

建议的循环列表实现忽略了一个重要的细节:在最后一个和第一个数组元素的位置之间有一个可变大小的间隙。当添加/删除数组元素时，该间隙的大小会发生变化。当间隙消失并添加更多对象时，需要分配更多的内存，并且需要移动对象指针；当间隙变得太大时，可以缩小数组，并且需要移动对象指针。一个简单的更改(允许间隙位于任何位置，而不仅仅是最后一个元素和第一个元素之间)将允许在任何位置进行快速更改(只要是相同的位置)，并将使“精简”阵列的操作更快。