【iOS】内存分区

前言

最近看源码啥的看的头大，最近学一些容易理解其他知识

内存布局

iOS的内存分区分为五大分区：
栈区、堆区、全局区、常量区、代码区

栈区

创建临时变量时由编译器自动分配，在不需要的时候自动消除变量的存储区
主要用于存储函数的局部变量、函数参数和返回地址，遵循先进后出原则

优点：

• 栈是系统数据结构，每个线程独有一个栈，每个进程也独有一个栈，栈包含了线程执行所需要的所有局部变量，函数参数，返回地址等
• 快速高效，缺点是有限制，数据不灵活
• 同时栈的空间还分为静态分配与动态分配，静态分配是由编译器完成的，动态分配是运行时决定的

void function() {
    int localVar = 10;  // 局部变量，静态分配在栈上
    char buffer[100];  // 在编译时分配固定大小的数组
}

void dynamicAllocation(size_t size) {
    int runtimeArray[size];  // 变长数组，根据运行时的size决定大小
}

• 同时还存储了函数的隐藏参数（id self，SEL _cmd）

传入函数的参数值、函数体内声明的局部变量等，由编译器自动分配释放，通常在函数执行结束后就释放了。（注意：不包括static修饰的变量，static意味该变量存放在全局/静态区）

堆区

特点：

• 堆是一块不连续的区域，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
• 堆区的内存一般是运行时分配的

存储内容：

• 堆区的内存是由程序员手动分配的，在ARC中经常会自动回收
• 在OC中经常使用alloc或是new开辟堆空间和创建对象，在C语言中使用的malloc等分配的空间需要手动释放

我们来看一个分配堆内存的例子

NSObject *obj = [NSObject new];

对于这段代码来说总共进行了四步

1. 在堆内存中申请一块大小合适的空间
2. 在这块内存空间里创建我们的对象
3. 初始化对象的属性，为对象的属性赋默认值，==基本数据类型赋值0->C指针类型为NULL->OC指针类型为nil
4. 返回这个对象在堆空间的地址，将这个地址赋给obj，以后我们访问obj变量时实际访问的就是堆空间中的的NSObject对象，但是obj变量因为本质上是一个指针变量，他是存储在栈空间的，这个我们后面验证

优点
灵活方便，数据适应面广泛

缺点
需手动管理，速度慢、容易产生内存碎片

全局区(静态区)

全局区分为两个区域，bss段与data段，用于存储全局变量与静态变亮

• BSS
  用于存放程序中未初始化的或者初始值为0的全局变量的一块内存区域
• data
  存放明确赋初值的全局和静态变量

常量区

特点：用于存储程序中的常量数据，如字符串字面量。
用途：这部分内存通常是只读的，确保常量值不会被程序意外修改。

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSString *string1 = @"Hello, World!";
        NSString *string2 = @"Hello, World!";
        
        if (string1 == string2) {
            NSLog(@"string1 and string2 are the same instance");
        } else {
            NSLog(@"string1 and string2 are different instances");
        }
        
        // 创建不可变的 NSNumber 常量
        NSNumber *number = @42;
        NSLog(@"Number: %@", number);
    }
    return 0;
}

在这个例子中：
1. @"Hello, World!" 是一个字符串字面量，它被存储在常量区。由于常量区中的字符串是唯一的，所以 string1 和 string2 实际上指向同一个内存地址。
2. @42 是一个 NSNumber 的常量，它也被存储在常量区。

代码区

程序代码区：用来存放函数的二进制代码
代码区需要防止运行时被非法修改，所以只允许读取不允许写入

总结

• 栈区存储临时变量、函数参数以及函数地址，数据结构符合先进后出
• 堆区存储运行时创建的对象，数据结构符合先进先出
• 常量区存储字符串字面量，常量区的字符串是唯一的
• 代码区存储存放函数的二进制代码，只允许读取操作
• 全局静态区存储全局变量与静态变量，分为两个区域，一个为BSS区存储未初始化的变量，另一区域存储已经初始化的全局静态变量