iOS程序中的内存分配 栈区堆区全局区（转）

Posted 2020-08-31 NSSong

在计算机系统中，运行的应用程序的数据都是保存在内存中的，不同类型的数据，保存的内存区域不同。
一、内存分区

1. 栈区(stack) 由编译器自动分配并释放，存放函数的参数值，局部变量等。栈是系统数据结构，对应线程/进程是唯一的。
   优点是快速高效，缺点时有限制，数据不灵活。［先进后出］

   栈空间分静态分配 和动态分配两种。

    静态分配是编译器完成的，比如自动变量(auto)的分配。
    动态分配由alloca函数完成。
    栈的动态分配无需释放(是自动的)，也就没有释放函数。
    为可移植的程序起见，栈的动态分配操作是不被鼓励的！

2. 堆区(heap) 由程序员分配和释放，如果程序员不释放，程序结束时，可能会由操作系统回收 ，比如在ios 中 alloc 都是存放在堆中。
   优点是灵活方便，数据适应面广泛，但是效率有一定降低。［顺序随意］

    堆是函数库内部数据结构，不一定唯一。
    不同堆分配的内存无法互相操作。
    堆空间的分配总是动态的

   虽然程序结束时所有的数据空间都会被释放回系统，但是精确的申请内存，释放内存匹配是良好程序的基本要素。

3. 全局区(静态区) (static) 全局变量和静态变量的存储是放在一起的，初始化的全局变量和静态变量存放在一块区域，未初始化的全局变量和静态变量在相邻的另一块区域，程序结束后有系统释放。

   注意：全局区又可分为未初始化全局区：
        .bss段和初始化全局区：data段。
        举例：int a;未初始化的。int a = 10;已初始化的。

   例子代码：

     int a = 10;  全局初始化区
     char *p;  全局未初始化区
   
    main{
      int b; 栈区
      char s[] = "abc" 栈
      char *p1; 栈 
      char *p2 = "123456";  123456\\\\0在常量区，p2在栈上。
      static int c =0； 全局（静态）初始化区 
   
      w1 = (char *)malloc(10); 
      w2 = (char *)malloc(20); 
      分配得来得10和20字节的区域就在堆区。 
    }

4. 文字常量区 存放常量字符串，程序结束后由系统释放
5. 程序代码区 存放函数的二进制代码

二、申请后的系统响应

1. 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。

   注意：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。

2. 堆：
   1.首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表。
   2.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。
   3 .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

三、 申请大小的限制

1. 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。

2. 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。

   
   

   内存分配.png

栈：由系统自动分配，速度较快，不会产生内存碎片
堆：是由alloc分配的内存，速度比较慢，而且容易产生内存碎片，不过用起来最方便

打个比喻来说：

使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。

使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。

 

文／Liwjing（简书作者）
原文链接：http://www.jianshu.com/p/f3c1b920e8eb

总结iOS中的堆和栈的区别

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；对于堆来讲，释放工作有程序员控制，容易产生memory Leak。

申请大小：

栈：在Windows下，栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存区域。这句话的意思是栈顶上的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在Windows下，栈的大小是2M（也有的说1M，总之是编译器确定的一个常数），如果申请的空间超过了栈的剩余空间时候，就overflow。因此，能获得栈的空间较小。

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。堆的大笑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。

碎片的问题：

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快从栈中弹出。

 

分配方式：

堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有两种分配方式：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。动态分配是有alloc函数进行分配的，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配由编译器进行释放，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，计算机会在底层堆栈提供支持，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，他的机制是很复杂的。