iOS原理 内存五大区

iOS原理 文章汇总

在iOS中,虚拟内存主要分为栈区堆区全局(静态)区常量区代码区,其中全局(静态)区又分为BSS区数据区。如下图所示:

栈区(Stack)

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函数的参数(id self,SEL _cmd)

特点
  • 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。
  • 在运行时分配
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)
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:

我们通过下面的实例来具体分析:

int main() {
   int a = 10;
   int b = 20;
   return 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ab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。

堆区(Heap)

堆区由程序员分配和释放的,也可由垃圾回收机制释放,是一块不连续的内存空间。主要存放:OC中使用alloc或者new创建的对象,C语言中使用malloccallocrealloc分配的空间(C中这些需要使用free来释放)。

特点
  • 堆由程序员分配和释放,是一块不连续的内存空间。
  • 堆是类似于链表结构(便于增删,不便于查询),遵循先进先出(FIFO)原则。
  • 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。
  • 在运行时分配
优缺点
  • 优点:由于内存空间不连续,因此使用灵活方便,随取随用。
  • 缺点:需要手动管理内存,速度慢,且容易产生内存碎片。
堆区对象的内存访问
Person *p = [Person alloc] init];

这个案例中,实例化的Person对象,存在于堆区,指针变量p存放于栈区,p的内存空间存放Person对象的地址。所以,若要访问Person对象,需要先访问栈区的指针变量p,再通过p存放的地址来访问Person对象。

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静态变量
  • 数据区(.data):存放已初始化的全局变量静态变量

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。

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