iOS堆栈及内存的基本概念

内存

自己画的一个简单的思维导图,希望把碎片化的知识串起来

前言

当app一启动,系统就会通过DYLD把可执行文件加载到手机内存中。内存中的堆与栈是一个很重要的概念。而内存中又有两个概念RAM,ROM.

一.RAM,ROM概念

RAM:运行内存,不能掉电存储。ROM:存储性内存,可以掉电存储,例如内存卡、Flash。由于RAM类型不具备掉电存储能力(即一掉电数据消失),所以app程序一般存放于ROM中。

二.内存分区

2.1 一个很好的示意图如下:

内存分配与分区

堆(heap)区:堆是由程序员自己管理分配和释放的,它大小并不固定。是从低地址到高地址扩张与压缩。

 栈(stack)区:栈是由编译器自动分配并释放,存放程序临时创建的局部变量,参数等。是从高地址到低地址扩张与压缩。

全局(静态)区:它包含1.数据区(存放程序已初使化变量)。2.BSS区(程序中未初始化全局变量)

常量区:比较特殊的存储区,存放的是常量。

代码区:代码段是用来存放可执行文件的操作指令(存放函数的二进制代码),它只能读取不能修改

堆与栈区别

1.申请方式与回收方式不同(栈是由编译器自动分配并释放;堆是由程序员分配和释放的,容易产生内存泄露)

2.分配方式不一样

栈区(stack):有2种分配方式:静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的,比如局部变量的分配。动态分配由alloc函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,他的动态分配是由编译器进行释放,无需我们手工实现。

堆区(heap):堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。

3.是否产生碎片问题  

对于堆来讲,频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续,从而造成大量的碎片,使程序效率降低。对于栈来讲,则不会存在这个问题,因为栈是先进后出的队列,他们是如此的一一对应,以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出,在他弹出之前,在他上面的后进的栈内容已经被弹出,

4.分配的效率不一样。

栈区(stack)的效率比较高:栈是操作系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令执行

堆区效率比较低:因为内部机制复杂,且有碎片化问题。

当一个app启动后,代码区,常量区,全局区大小已固定,因此指向这些区的指针不会产生崩溃性的错误。而堆区和栈区是时时刻刻变化的(堆的创建销毁,栈的弹入弹出),所以当使用一个指针指向这两个区里面的内存时,一定要注意内存是否已经被释放,否则会产生程序崩溃(也即是野指针报错)

指针占多少个字节

 32位系统中指针占4个字节, 64位下指针占8个字节.

怎样释放指针的问题(Free(),CFRelease())

如果是OC对象会通过ARC自动管理内存分配,C里函数 creat new copy 默认都会开辟堆空间(malloc).在C里一般通过Free(),CFRelease()来释放。

那它们的区别是什么?  -----在过程当中例如: 用一个指针指向这个对象:p = obj;,我们要释放这块对象的内存,就可以这样做:free(p);,这时在堆上的内存就已经被释放了。但这还没有完,虽然我们堆上的空间已经被释放了,但是p指向的里面还是有值的,如果仍然在程序中使用p指针的话就会出现坏内存访问的问题。正确的做法是在free之后,再清空指针:p = NULL;。

注意:如果上述步骤先执行的是p = NULL,那么堆上的这块内存将永远不会被释放!

在 OC 中创建的 CF 对象,内存是不被 ARC 所管理的。假设有一个 CF 对象 cfObj 和指针 P: P = cfObj;。当 cfObj 创建的时候会占用堆上的一块内存,记为堆空间1。cfObj 本质上是一个结构体,它里面可能有其它的指针,它们都有可能会创建新的堆空间记为堆空间2~N。如果调用 free(cfPtr),那么仅仅只会释放堆空间1的内存,堆空间2~N将永远不会被释放。

重点:如果使用 CFRelease(P),它会先释放堆空间2~N,再释放堆空间1。它们都会得到释放。还有一个问题上面提到了使用 free 之后要将指针置为 NULL 才能将指针清空。

那么使用 CFRelease 之后,要不要置为 NULL?

在测试的时候发现,如果只是 CFRelease(P) 的话,释放之后 cfPtr 里面存储的还是之前的地址,如果在执行 P = NULL 的话,P 的值才会变成 0x0000000000000000。也就是说 CFRelease 也需要置 NULL 才能清空指针。

那为什么平时看别人写的代码中似乎没有这样的操作?我觉得是当程序执行完函数后 cfPtr 在栈上的空间会被销毁,一般不会造成问题。

记录:

1.在函数调用的时候,系统会调用函数 开辟一段栈空间,函数调用栈(在函数调用的时候会开辟一段栈空间,在汇编代码中,调用的时候会减我们的sp寄存器 ,调用完后会加sp寄存器,恢复这段空间 )。有些函数有栈空间,叶子函数(最后一个函数,没有调用其他的了)没有栈空间。

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