iOS 底层探索：内存五大区

iOS 底层探索： 学习大纲 OC篇

前言

• 这篇开始探索内存管理，这篇主要介绍内存的分布的基础知识概念。

一 、 内存五大区

在iOS中，内存主要分为栈区、堆区、全局区、常量区、代码区五大区域。如下图所示

针对4GB运存

栈区（Stack）

• 定义

  1. 栈是系统数据结构，其对应的进程或者线程是唯一的

  2. 栈是从高地址向低地址扩展扩展的数据结构

  3. 栈是一块连续的内存区域，遵循先进后出（FILO）原则

  4. 栈的地址空间在iOS中是以0x7开头

  5. 栈区一般在运行时分配

• 存储

  栈区是由编译器自动分配并释放的，主要用来存储

  1. 局部变量

  2. 函数的参数，例如函数的隐藏参数（id self，SEL _cmd）

• 优缺点

  1. 优点：因为栈是由编译器自动分配并释放的，不会产生内存碎片，所以快速高效

  2. 缺点：栈的内存大小有限制，数据不灵活

注：

• iOS主线程栈大小是1MB
• 其他主线程是512KB
• MAC只有8M

缓冲区域

• 定义 : 栈区和堆区中间有小块未使用的内存区域。用于给栈区和堆区之间创建一个缓冲区域

• 溢出：到达缓冲区的数据向小缓冲区复制的过程中，由于没有注意小缓冲区的边界，导致小缓存区满了，从而覆盖了和小缓存区相邻内存区域的其他数据而引起的内存问题。（就像桶盛水，水多了，自然越界溢出来了。）

堆区（Heap）

• 定义

1. 堆是从低地址向高地址扩展。

2. 堆是不连续的内存区域，类似于链表结构（增删快，查找慢），遵循先进先出（FIFO）原则

3. 堆的地址空间在iOS中是以0x6开头，其空间的分配总是动态的

4. 堆区的分配一般是在运行时分配

• 存储

  1. 堆区是由程序员动态分配和释放的，如果程序员不释放，程序结束后，可能由操作系统回收。
     主要用于存放 :
     a.OC中使用alloc或者 使用new开辟空间创建对象;
     b.C语言中使用malloc、calloc、realloc分配的空间，需要free释放，释放对象在堆区的内存，并将栈中的地址指针置空

• 优缺点

  1. 优点：灵活方便，数据适应面广泛

  2. 缺点：需手动管理，速度慢、容易产生内存碎片

注：
当需要访问堆中内存时，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

野指针：提前释放了，查询时找不到内容
内存泄露 ：没有释放，一直占用内存
过度释放：对已释放的对象进行release操作。

全局静态区(.bss)

1. 存放全局变量和静态变量
2. 空间由系统管理。（程序启动时，开辟空间；程序结束时，回收空间；程序执行期间一直存在）在iOS中一般以0x1开头；
3. static修饰的变量仅执行一次，生命周期为整个程序运行期

常量区(.data)

1. 存放常量(整型、字符型，浮点，字符串等)，整个程序运行期不能被改变。

2 .空间由系统管理,生命周期为整个程序运行期。在iOS中一般以0x1开头。

代码区（即.text）

• 定义：代码区是编译时分配主要用于存放程序运行时的代码,代码会被编译成二进制存进内存的,
  存放程序执行的CPU指令。（编译期将代码转换为CPU指令）

内核区：

• 交给系统处理的内核区域， 以4GB手机为例 ，图中高地址 0xc0000000 = 1024 x 1024 x 1024 x 3 总共占3GB，还有1GB就是留给内核区使用的。
• 0x0040000 ~ 0之间的保留

拓展

define和const区别：

define： 宏。编译期不会进行语法识别，没有类型。编译期会分配内存。每次使用都会进行宏替换和开辟内存。

const： 常量。编译期会进行语法识别，需要指定类型。编译期不会分配内存，仅在第一次使用时，开辟内存并记录内存地址。后续调用时不会开辟内存，直接返回记录的内存地址。效率更快。内存占用更少。

内存验证

运行下面一段代码，看看变量在内存中是如何分配的

- (void)test {
    
    NSInteger i = 666;
    NSLog(@"NSInteger i -> 内存地址：%p", &i); // 【局部变量】 栈区

    NSString * name = @"QWERDF";
    NSLog(@"NSString name -> 内存地址： %p", name); // 【字符串内容】 存放在常量区
    NSLog(@"NSString name -> 指针地址： %p", &name);// 【局部变量name的指针】 存放在栈区
    
    NSObject * objc = [NSObject new];
    NSLog(@"NSObject objc -> 内存地址： %p", objc);// 【对象的内容】 存放在堆区
    NSLog(@"NSObject objc -> 指针地址： %p", &objc);//【对象的指针】 存放在栈区
}

打印结果： （0x7开头: 栈区 、 0x1开头: 常量区、 0x6开头: 堆区）

2020-11-02 11:19:39.121235+0800 001---- 内存验证[5104:87115] NSInteger i -> 内存地址：0x7ffeeb3e0668 (栈区)
2020-11-02 11:19:39.124740+0800 001---- 内存验证[5104:87115] NSString name -> 内存地址： 0x10481f0e0（常量区）
2020-11-02 11:19:39.128252+0800 001---- 内存验证[5104:87115] NSString name -> 指针地址： 0x7ffeeb3e0660（栈区）
2020-11-02 11:19:39.143804+0800 001---- 内存验证[5104:87115] NSObject objc -> 内存地址： 0x600002fc07d0（堆区）
2020-11-02 11:19:39.145034+0800 001---- 内存验证[5104:87115] NSObject objc -> 指针地址： 0x7ffeeb3e0658（栈区）