iOS内存分配：堆、栈、全局区、常量区、代码区

前言

内容参考：

iOS 内存分配栈、堆、全局区、常量区、代码区

NSString存储管理--NSTaggedPointerString

iOS开发中的内存分配（堆和栈）

分析

iOS内存分配.png

1. 代码区

代码区是用来存放函数的二进制代码，也就是，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，所以只允许读取操作，而不允许写入操作。

2. 全局（静态）区

数据区：数据段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。
BSS区：BSS段包含了程序中未初始化的全局变量

3. 常量区

常量存储区，这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量。

4. 堆（heap）区

堆是由程序员分配和释放，用于存放进程运行中被动态分配的内存段。它大小不固定，可动态扩张和缩减。

5. 栈（stack）区

栈是由编译器自动分配释放来管理内存。用户存放程序临时创建的变量、存放函数的参数值、局部变量等。由于栈的先进后出特点，所以特别适合用来做保存/恢复现场的操作。从这个吧意义上，我们可以把栈看做一个临时寄存、交换的内存区。

static 修饰的属性始终保存到常量区。

上述几种内存区域中，数据段、BSS、堆通常都是被连续存储的-内存位置上的连续（并不是堆链式存储的内存区域）。而代码段和栈往往会被独立存放。

栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存区域。堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。

内存模型 Heap、Stack

以下内容引用自阮一峰老师的汇编语言入门教程。

对于堆 heap 和栈 stack 描述更加详细易懂。

1. 堆 `Heap`

寄存器只能存放少量的数据，大多数时候， CPU 还要指挥寄存器，直接跟内存交换数据，所以，除了寄存器，还必须了解内存怎么存储数据。

程序运行的时候，操作系统会给它分配一块内存，用来存储程序和运行产生的数据，比如从 0x1000 到 0x8000，起始地址是较小的那个地址，结束地址是较大的那个地址。

内存示意图

程序运行过程中，对于动态的内存占用请求（比如新建对象），系统就会从预先分配好的那段内存中，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）。举例来说，用户要求得到10个字节内存，那么从起始地址 0x1000 开始给他分配，一直分配到 0x100A，如果在要求得到 22 个字节，那么就分配到 0x1020。

内存分配

这种因为用户主动请求而划分出来的内存区域，叫做 Heap(堆)。它由起始位置开始，从低位（地址）向高位（地址）增长。 Heap 的一个重要特点就是不会自动消失，必须手动释放，或者由垃圾回收机制来回收。

2. 栈 `Stack`

除了 Heap 外，其他的内存占用叫做 Stack(栈)。简单来说，Stack 是由于函数运行而临时占用的内存区域。

栈内存

请看下面的例子：

int main() {
    int a = 2;
    int b = 3;
}

上面代码中，系统开始执行 main 函数时，会为它在内存里面建立一个 帧（frame），所有的 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。

帧（frame）

如果函数内部调用其他函数，会发生什么情况呢？

int main() {
    int a = 2;
    int b = 3;
    return add_a_and_b(a,b);
}

上面代码中，main 函数调用了 add_a_and_b 函数。执行到这一行的时候，系统也会为 add_a_and_b 新建一个 帧（frame），用来存储它的内部变量。也就是说，此时同时存在两个帧：main 和 add_a_and_b。一般来说，调用栈有多少层，就有多少帧。

函数嵌套

等到 add_a_and_b 运行结束，它的帧就会被回收，系统会回到刚才 main 函数中断执行的地方，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 入栈，英文单词是 push；栈的回收叫 出栈，英文是 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，最先结束执行），这种叫做 后进先出 的数据结构。每一次函数执行结束，就自动释放一个帧，所有的函数执行结束，整个 Stack 就都释放了。

Stack 是由内存区域的结束地址开始，从高位（地址）向地位（地址）分配。比如，内存区域的结束地址是 0x8000，第一帧假定是 16 字节，那么下一次分配的地址就会从 0x7FF0 开始；第二帧假定需要 64 字节，那么地址就会移到 0x7FB0。

栈内存地址分配

关于 `NSString` 的内存分配

NSString存储管理--NSTaggedPointerString 文章中详细说明了问题，我们并不能单纯的通过打印内存地址，来判断数据存储的区域在常量，或者堆区、栈区。