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区和数据区。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和函数的参数（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。
• 栈在运行时分配。

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malloc、calloc、realloc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。
• 堆在运行时分配。

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。