iOS的内存管理相关知识

站在巨人的肩膀上展望未来！
本文章引用了如下文章中的内容:
https://www.cnblogs.com/wanghuaijun/p/6509016.html
https://www.cnblogs.com/guochaoxxl/p/6977773.html
https://blog.csdn.net/u012400600/article/details/51589382
https://www.cnblogs.com/wendingding/p/3704739.html

iOS是以OC为基础语言，OC又是建在C的基础之上的一个面向对象的语言，所以看iOS的内存管理，需要先从C入手！

1.0 C程序结构

c程序结构是分为两个时期的：储存时、运行时！

储存时(并没有调入内存)：代码区(text)、数据区(data)、未初始化数据区(bss)

代码区：存放CPU执行的机器指令，通常只读(就是函数)。
数据区：全局初始化数据区/静态数据区，包括：程序中明确被初始化的全局变量、静态变量(全局静态和局部静态变量)、常量数据(字符串常量)。
未初始化数据区：存放全局未初始化变量，在程序执行之前内核初始化为0或者空指针NULL。

运行时(在储存时的三块又增加两块)：栈(stack)、堆(heap)

栈：由编译器自动分配释放，存放着函数的参数值、局部变量值、返回值等，并且是连续储存、占用空间小、向低地址扩展。
堆：用来动态内存分配，程序员通过特殊的函数命令进行创建(C 中malloc、OC中的alloc，new等),并且非连续储存、占用空间大，相高地址扩展。

一个经典分析.png

2.0内存分配方式

两种说法：静态分配、动态分配 或者 从静态储存区分配、栈分配、堆分配。

(1)从静态储存区分配(静态分配)：内存在程序编译时就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。速度快、不容易出错，因为有系统会善后。例如全局变量，static变量等
(2)栈分配(静态分配):在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。
(3)堆分配(动态分配):程序员通过函数调用创建与释放。

区别：

静态对象是通过名字直接进行操作的
动态对象是虽然是通过名字操作，但实质是操作存在名字里面的内存地址间接操作的

int a = 100;//这里直接进行操作的a
Person *p = [Person new];//这里就是通过new动态分配一个Person对象，并把这个Person对象的内存地址放在p中，所以操作p的实质就是操作p的内存地址

3.0 栈和堆的区别

管理方式：对于栈来讲，是由编译器自动管理，无需我们手工控制；对于堆来说，释放工作由程序员控制，容易产生memory leak。
空间大小：一般来讲在 32 位系统下，堆内存可以达到4G的空间，从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。但是对于栈来讲，一般都是有一定的空间大小的，例如，在VC6下面，默认的栈空间大小是1M（好像是，记不清楚了）。当然，我们可以修改：打开工程，依次操作菜单如下：Project->Setting->Link，在 Category 中选中 Output，然后在 Reserve 中设定堆栈的最大值和 commit。注意：reserve 最小值为 4Byte；commit 是保留在虚拟内存的页文件里面，它设置的较大会使栈开辟较大的值，可能增加内存的开销和启动时间。

碎片问题：对于堆来讲，频繁的 new/delete 势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低。对于栈来讲，则不会存在这个问题，因为栈是先进后出的队列，他们是如此的一一对应，以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出，在他弹出之前，在他上面的后进的栈内容已经被弹出，详细的可以参考数据结构，这里我们就不再一一讨论了。

生长方向：对于堆来讲，生长方向是向上的，也就是向着内存地址增加的方向；对于栈来讲，它的生长方向是向下的，是向着内存地址减小的方向增长。

分配方式：堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有2种分配方式：静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的，比如局部变量的分配。动态分配由 malloc 函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配是由编译器进行释放，无需我们手工实现。

分配效率：栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持：分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行，这就决定了栈的效率比较高。堆则是 C/C++ 函数库提供的，它的机制是很复杂的，例如为了分配一块内存，库函数会按照一定的算法（具体的算法可以参考数据结构/操作系统）在堆内存中搜索可用的足够大小的空间，如果没有足够大小的空间（可能是由于内存碎片太多），就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间，这样就有机会分到足够大小的内存，然后进行返回。显然，堆的效率比栈要低得多。

OC对象

OK，到这里我们简单的介绍完关于C的内存管理相关知识，那么我们回过来聊聊OC吧！
在OC中我们关心的内存管理大部分来源于堆内存！而对象就是在堆内存中，换言之，我们大部分就是管理对象的内存！

1.0计数器：

概念：一个表示对象被引用次数的整数值！每个OC对象内部都会特意开辟出四个字节进行储存！
作用：判断是否被回收的唯一依据，不为0存在。
操作：就是通过消息进行操作。retain消息:计数器+1，release消息：计数器-1，retainCount消息：获取当前对象的计数器值。

2.0原则：

只要有人用对象就不能被回收！
谁创建谁release：若通过alloc、new、copy创建的对象，必须调用release或者autorelease。
谁retain谁release：只要调用了retain，无论这个对象何时创建，都需要调用release。