【iOS内存管理-内存的几大区域】

前言

iOS内存管理的第一篇章，了解iOS内存的五大分区。

总览

iOS中，内存主要分为五大区域：栈区，堆区，全局区/静态区，常量区和代码区。总览图如下。
如上图所示，代码区是在低地址段存放，而栈区则存放在高地址段，并且各个分区之间不是连续的。

1. 栈

1.1 介绍

• 栈是从高地址向低地址存储的一块连续的内存区域，特点是先进后出（FILO)
• 栈的地址空间在在iOS里面是0X7/ 0X16开头
• 栈区一般是在运行时分配内存，内存空间由系统管理，也就是变量在超出了自身的作用范围之后就会被释放。
• 包含函数内部定义的局部变量以及方法参数（方法的默认参数 self，cmd) 等也都是存放在栈区。

1.2 优缺点

• 注意，栈区的内存是由系统分配并管理的，所以它会由系统分配并自己释放，不会产生内存碎片，更快更高效。
• 但是栈的内存大小被系统所限制所导致其并不是很灵活，iOS主线程栈的大小1MB，其他线程512KB，Mac为8M。

- (void)testStack {
    int a = 10;

    NSLog(@"a == %p size == %lu",&a,sizeof(a));
    NSLog(@"方法参数 self：%p",&self);
    NSLog(@"方法参数 cmd：%p",&_cmd);
}

2. 堆区

• 堆是从低地址向高地址的不连续的内存区域，和链表的结构很相似（便于增删但是不便于查询），特点是先进先出FIFO。
• 堆地址是以0X6进行开头，动态的分配空间
• 在堆里存放的东西需要我们手动的管理和释放，若不及时释放就会造成内存泄漏。
• 在OC里面alloc和new都会为对象开辟空间到堆上

- (void)testHeap {
    NSObject *object1 = [NSObject new];
    NSObject *object2 = [NSObject new];
    NSLog(@"object1 = %@",object1);
    NSLog(@"object2 = %@",object2);
}

栈和堆的区别联系

1. 各自的优缺点？

• 栈：由编译器自动分配并释放，速度较快，不会产生内存碎片。优点是快速高效，缺点时有限制，数据不灵活。
• 堆：由程序员分配和释放，速度比较慢，而且容易产生内存碎片，不过用起来最方便。优点是灵活方便，数据适应面广泛，但是效率有一定降低。

2. 申请后的系统如何响应？

• 栈：存储每一个函数在执行的时候都会向操作系统索要资源，栈区就是函数运行时的内存，栈区中的变量由编译器负责分配和释放，内存随着函数的运行分配，随着函数的结束而释放，由系统自动完成。只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
• 堆：操作系统有一个记录空闲内存地址的链表。当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序。由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

3. 申请大小的限制？

• 栈：栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数 ) ，如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
• 堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

3. 全局/静态区

• 该区是编译时分配的内存空间，在iOS中一般以0x1开头，在程序运行过程中，此内存中的数据一直存在，程序结束后由系统释放。
• 未初始化的全局变量和静态变量，即BSS区（.bss）。
• 已初始化的全局变量和静态变量，即数据区（.data）。

其中，全局变量是指变量值可以在运行时被动态修改，而静态变量是static修饰的变量，包含静态局部变量和静态全局变量
关于static关键字之前有学习过深入理解Static关键字

int clB;
static int bssB;
int initClB = 10;
static int initBssB = 11;
- (void)testStatic {
    NSLog(@"clA = %p", &clB);
    NSLog(@"bssB = %p", &bssB);
    NSLog(@"initClB = %p", &initClB);
    NSLog(@"initBssB = %p", &initBssB);
   

}

clB 和 bssB都是未初始化，在内存是连续的地址，相差为4。
initClB和 initBssB都是初始化的数据，内存地址也是连续的。

4. 常量区

• 该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。
• 存放常量：整型、字符型、浮点、字符串等。
• 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，主要存放:
  ■ 已经使用了的，且没有指向的字符串常量
  ■ 字符串常量因为可能在程序中被多次使用，所以在程序运行之前就会提前分配内存。

5. 代码区

• 该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。
• 程序运行时的代码会被编译成二进制，存进内存的代码区域。

总结

初步了解了iOS的内存区域，主要是栈和堆的区别和联系需要我们了然于心。