iOS:内存五大区

前言:

在iOS开发中,平常大家都会说,堆区,栈区,都是存在虚拟内存。

虚拟内存五大区:堆区、栈区、全局区、常量区、代码区
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栈区(Stack)

特点

  • 栈是系统数据结构,其对应的进程或者线程是唯一的
  • 栈由编译器自动分配和释放,是一块连续的内存区域。
  • 栈内部以帧(Frame)的结构进行入栈和出栈,遵循先进后出(FILO)原则。
  • 栈是从高地址向低地址扩展的数据结构,地址空间在iOS中以Ox7开头。
  • 栈在运行时分配。

存储

栈区由编译器自动分配和释放,是一块连续的内存区域,主要用于存放局部变量和函数的参数(id self,SEL _cmd)。

优缺点

  • 优点:因为栈是由编译器自动分配和释放,所以不会产生内存碎片,且快速高效。
  • 缺点:内存大小有限制,在iOS中,主线程中栈的大小为1MB,子线程中栈的大小为512kb,在MAC OS中栈的大小为8MB。(详情可见官方文档Threading Programming Guide)
    image.png

堆区(Heap)

特点

  • 堆是不连续的内存区域,类似于链表结构(便于增删,不便于查询),遵循先进先出(FIFO)原则
  • 其空间的分配总是动态的
  • 堆是从低地址向高地址拓展的数据结构,地址空间在iOS中以0x6开头。
  • 堆在运行时分配

存储

堆区由程序员分配和释放的,如果程序员不释放,程序结束后,也可由垃圾回收机制释放。主要存放:OC中使用alloc或者new创建的对象,C语言中使用malloc、calloc、realloc分配的空间(C中这些需要使用free来释放)。

优缺点

  • 优点:灵活方便,数据适应面广泛
  • 缺点:需手动管理,速度慢、容易产生内存碎片

当需要访问堆中内存时,一般需要先通过对象读取到栈区的指针地址,然后通过指针地址访问堆区

全局(静态)区

全局区是编译期分配的内存空间,由系统管理,在程序启动时由分配,程序结束时释放,内存空间一般以0x1开头。在程序运行过程中,此内存中的数据一直存在。其又分为两部分区域:

  • BSS区(.bss):存放未初始化的全局变量和静态变量。
  • 数据区(.data):存放已初始化的全局变量和静态变量。

全局变量是指在运行中值可以被动态修改的变量。
静态变量是指由static修饰的变量,值不能被修改,包含全局静态变量和局部静态变量。

常量区(.rodata)

常量区是编译时分配的内存空间,由系统管理,在程序启动时分配,在程序结束后释放,主要存放常量,不允许被修改,内存空间一般以0x1开头。

代码区(.text)

代码区是在编译期分配,用来存放函数被编译后的二进制代码。代码段只允许读操作,不允许写操作。

栈帧(Frame)

栈区(stack)内存是以帧的结构来管理的,每次执行一个函数,都会生成新的帧(Frame),所有的帧都按顺序添加到栈中,最新生成的帧存放在最上面。每次新生成一帧,叫做入栈(push),每次释放一帧,叫做出栈(pop),当所有的帧都被释放掉,整个栈也会被释放。整个过程如下图所示:
image.png

我们通过下面的实例来具体分析:

int test(int x,int y) {
    int z = 0;
    z = x + y;
    return z;
}

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int ret = test(a, b);
}
  • 当执行main()函数时,系统生成对应的帧并入栈,main()函数里的局部变量a和b都存放在这个帧中。
  • 当执行到test()函数时,系统又会生成对应的帧并入栈,用来保存test()函数内部的局部变量,这个新帧会叠加在最上面。
  • 执行完test()函数后,对应的帧被释放,里面存放的局部变量都会被销毁。
  • 执行完main()函数后,对应的帧被释放,此时所有的帧都被释放,整个栈区(stack)也会被释放

堆栈溢出

一般情况下应用程序是不需要考虑堆和栈的大小的,但是事实上堆和栈都不是无上限的,过多的递归会导致栈溢出,过多的alloc变量会导致堆溢出。
所以预防堆栈溢出的方法:

  • 避免层次过深的递归调用;
  • 不要使用过多的局部变量,控制局部变量的大小;
  • 避免分配占用空间太大的对象,并及时释放;
  • 实在不行,适当的情景下调用系统API修改线程的堆栈大小;
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