一，概念

内存分布

• 堆：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，则可能会引起内存泄漏。其类似于链表。
• 栈：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量等值。其操作方式类似于数据结构中的栈。
• 全局区（静态区）（static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的 全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后由系统释放。
• 文字常量区：常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。
• 程序代码区：存放函数体的二进制代码。

内存管理原理

OC语言使用引用计数来管理内存，每个对象都有一个可以递增和递减的计数器。如果有其他对象持用该对象的话，那该对象就递增其引用计数；用完以后就递减其计数，当引用计数为0时，就销毁该对象。

一，weak对象内存管理

1，释放机制

在对象dealloc的时候，会将weak属性的值设置为nil，从而销毁整个对象，回收内存空间，

2.如何实现

Runtime维护了一个weak表，用于存储指向某个对象的所有weak指针，对于 weak 对象会放入一个 hash 表中,Key是所指对象的地址，Value是weak指针的地址（这个地址的值是所指对象的地址）数组。 当此对象的引用计数为0的时候会 dealloc，假如 weak 指向的对象内存地址是a，那么就会以a为键， 在这个 weak 表中搜索，找到所有以a为键的 weak 对象，从而设置为 nil。
注：由于可能多个weak指针指向同一个对象，所以value为一个数组

weak 的实现原理可以概括以下三步：

1）初始化时：runtime会调用objc_initWeak函数，初始化一个新的weak指针指向对象的地址。

我们以下面这行代码为例：

{
    id __weak obj1 = obj;
}

当我们初始化一个weak变量时，runtime会调用objc_initWeak函数。这个函数在Clang中的声明如下：

id objc_initWeak(id *object, id value)
{
    *object = 0;
    return objc_storeWeak(object, value);
}

示例代码轮换成编译器的模拟代码如下

id obj1;
objc_initWeak(&obj1, obj);

因此，这里所做的事是先将obj1初始化为0(nil)，然后将obj1的地址及obj作为参数传递给objc_storeWeak函数。
objc_initWeak函数有一个前提条件：就是object必须是一个没有被注册为__weak对象的有效指针。而value则可以是null，或者指向一个有效的对象

2）添加引用时：objc_initWeak函数会调用 objc_storeWeak() 函数。

objc_storeWeak() 的作用是更新指针指向，创建对应的弱引用表。

3）释放时，调用clearDeallocating函数。

clearDeallocating函数首先根据对象地址获取所有weak指针地址的数组，然后遍历这个数组把其中的数据设为nil，最后把这个entry从weak表中删除，最后清理对象的记录。

二，NSString的内存分配

NSString内存分为两种类型：

• __NSCFConstantString（常量区）
• __NSCFString（堆区）、NSTaggedPointerString（堆区）

2、两种内存类型的创建时机。

生成一个NSString类型的字符串有三种方法:

• 方法1.直接赋值:

NSString *a = @"str";

• 方法2.类函数初始化生成:

NSString *str2 = [NSString stringWithString:@"my string"];

• 方法3.实例方法初始化生成:

NSString *str3 = [[NSString alloc] initWithString:@"my string"];
NSString *str4 = [[NSString alloc]initWithFormat:@"my string"];

1）对于__NSCFConstantString

这种类型的字符串是常量字符串。该类型的字符串以字面量的方式创建，保存在字符串常量区，是在编译时创建的。

NSString *a = @"str";
    NSString *b = [[NSString alloc]init];

    NSLog(@"%@ : class = %@",a,NSStringFromClass([a class]));
    NSLog(@"%@ : class = %@",b,NSStringFromClass([b class]));

2020-08-19 10:51:38.043088+0800 内存管理[1471:73994] str : class = __NSCFConstantString
2020-08-19 10:51:38.043255+0800 内存管理[1471:73994]  : class = __NSCFConstantString

2）对于__NSCFString和NSTaggedPointerString

• __NSCFString 表示对象类型的字符串，在运行时创建，保存在堆区，初始引用计数为1，其内存管理方式就是对象的内存管理方式。
• NSTaggedPointerString是对__NSCFString类型的一种优化，在运行创建字符串时，会对字符串内容及长度作判断，若内容由ASCII字符构成且长度较小（具体要多小暂时不太清楚），这时候创建的字符串类型就是 NSTaggedPointerString

对于不可以变NSString的测试结果：

  NSString *e = [[NSString alloc]initWithFormat:@"str"];
    NSString *f = [NSString stringWithFormat:@"str"];
    NSString *g = [NSString stringWithFormat:@"123456789"];
    NSString *h = [NSString stringWithFormat:@"1234567890"];

    NSLog(@"%@ : class = %@",e,NSStringFromClass([e class]));
    NSLog(@"%@ : class = %@",f,NSStringFromClass([f class]));
    NSLog(@"%@ : class = %@",g,NSStringFromClass([g class]));
    NSLog(@"%@ : class = %@",h,NSStringFromClass([h class]));

2020-08-19 11:34:51.752657+0800 内存管理[1609:98009] str : class = NSTaggedPointerString
2020-08-19 11:34:51.752796+0800 内存管理[1609:98009] str : class = NSTaggedPointerString
2020-08-19 11:34:51.752889+0800 内存管理[1609:98009] 123456789 : class = NSTaggedPointerString
2020-08-19 11:34:51.752980+0800 内存管理[1609:98009] 1234567890 : class = __NSCFString

对于可变的NSMutableString

NSMutableString *ms1 = [[NSMutableString alloc]init];
NSMutableString *ms2 = [[NSMutableString alloc]initWithString:@"str"];
NSMutableString *ms3 = [[NSMutableString alloc]initWithFormat:@"str"];
NSMutableString *ms4 = [NSMutableString stringWithFormat:@"str"];
NSMutableString *ms5 = [NSMutableString stringWithFormat:@"123456789"];
NSMutableString *ms6 = [NSMutableString stringWithFormat:@"1234567890"];

NSLog(@"%@ : class = %@",ms1,NSStringFromClass([ms1 class]));
NSLog(@"%@ : class = %@",ms2,NSStringFromClass([ms2 class]));
NSLog(@"%@ : class = %@",ms3,NSStringFromClass([ms3 class]));
NSLog(@"%@ : class = %@",ms4,NSStringFromClass([ms4 class]));
NSLog(@"%@ : class = %@",ms5,NSStringFromClass([ms5 class]));
NSLog(@"%@ : class = %@",ms6,NSStringFromClass([ms6 class]));

2020-08-19 11:37:33.258275+0800 内存管理[1627:100329]  : class = __NSCFString
2020-08-19 11:37:33.258373+0800 内存管理[1627:100329] str : class = __NSCFString
2020-08-19 11:37:33.258540+0800 内存管理[1627:100329] str : class = __NSCFString
2020-08-19 11:37:33.258928+0800 内存管理[1627:100329] str : class = __NSCFString
2020-08-19 11:37:33.259329+0800 内存管理[1627:100329] 123456789 : class = __NSCFString
2020-08-19 11:37:33.259667+0800 内存管理[1627:100329] 1234567890 : class = __NSCFString

从结果我们可以看出来NSMutableString都是分配在堆区，且是__NSCFString类型，NSString中Format相关方法也是都分配在堆区，但是会根据字符串的长度，区分为__NSCFString和NSTaggedPointerString两种。在分配堆区的这些变量，其实一部分是正常的对象，一部分变成autorelease对象，具体是哪些，我们可以使用_objc_autoreleasePoolPrint()打印出来，比如实例中的g、ms4、ms5、ms6。