iOS 内存五大区

iOS 开发中,内存主要分为堆区、栈区、全局区、常量区、代码区五大区域

堆(heap)区

是有程序员分配和释放,用于存放运行中被动态分配的内存段。大小不定,可增加和缩减

特点

  • 不连续的内存区域
  • 向高地址扩展的数据结构
  • 遵循先进先出(FIFO)原则

OC 程序中使用 allocnew 创建的对象、C 语言中使用 malloccallocrealloc 分配的空间是在堆上,需要手动释放或者由垃圾回收机制来回收

优点
  • 灵活方便,随取随用
缺点
  • 需要手动管理,效率低,容易产生内存碎片。
  • 访问堆中的内存时,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

程序运行的时候,操作系统会给它分配一段内存,用来储存程序和运行产生的数据。这段内存有起始地址和结束地址,比如从 0x10000 到 `0x100000,起始地址是较小的那个地址,结束地址是较大的那个地址

程序运行过程中,对于动态的内存占用请求(比如新建对象alloc),系统就会从预先分配好的那段内存之中,划出一部分给用户,具体规则是从起始地址开始划分(实际上,起始地址会有一段静态数据,这里忽略)。例如说用户要求得到100个字节内存,那么从起始地址0x1000开始给他分配,一直分配到地址0x10064

栈(stack)区

栈是由编译器分配和释放,用于存放程序临时创建的变量、函数的参数、局部变量等。

特点

  • 是一块连续的内存区域
  • 遵循先进后出的原则
  • 向低地址的数据结构
优点
  • 栈是由编译器分配和释放,不会产生内存碎片,快速高效
缺点
  • 内存大小有限制(iOS 主线程、其他线程以及 Mac)相关说明在 Stack space 查阅

由于函数运行而临时占用的内存区域,如下图所示:

下面我们根据示例来看下栈的分配情况

int main() {
   int a = 10;
   int b = 20;
}

系统开始执行 main 函数时,会在内存里面建立一个帧(frame),所有 main 的内部变量(比如 a 和 b)都保存在这个帧里面。main 函数执行结束后,该帧就会被回收,释放所有的内部变量,不再占用空间

如果函数内部调用了其他函数

int main() {
   int a = 10;
   int b = 20;
   return test(a, b);
}

main 函数内部调用了 test 函数。系统也会为 test 新建一个帧,用来储存它的内部变量。此时同时存在两个帧:maintest。所以,调用栈有多少层,就有多少帧。

等到 test 运行结束,它的帧就会被回收,系统会回到函数 main 刚才中断执行的地方,继续往下执行。通过这种机制,就实现了函数的层层调用,并且每一层都能使用自己的本地变量。

所有的帧都存放在 Stack,由于帧是一层层叠加的,所以 Stack 叫做栈。生成新的帧,叫做"入栈"(push);栈的回收叫做"出栈"(pop)。Stack 的特点就是,最晚入栈的帧最早出栈(因为最内层的函数调用,最先结束运行),即先进后出。每一次函数执行结束,就自动释放一个帧,所有函数执行结束,整个 Stack 就都释放了。

栈是由内存区域的结束地址开始,从高地址向低地址分配。比如,内存区域的结束地址是0x100000,第一帧假定是32字节,那么下一次分配的地址就会从0xFFFE0开始;第二帧假定需要68字节,那么地址就会移动到0xFFF9C

全局(静态)区

全局区是编译时分配的内存空间,在程序运行过程中,此内存中的数据一直存在,程序结束后由系统释放。static 修饰的变量始终保存到常量区

  • 数据区:用来存放可执行文件中已经初始化的全局变量,也就是用来存放静态分配的变量和全局变量(.data)
  • BSS区:包含了程序中未初始化的全局变量

常量区

是编译时分配的内存空间,在程序结束后由系统释放。存放的是常量,是一块特殊的区域

代码区

用来存放函数的二进制代码,它是可执行程序在内存中的镜像。代码段需要防止在运行时被非法修改,只允许读操作,不允许写操作

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