iOS开发中的内存分配（堆和栈）

Posted 2020-08-14

进程的内存分区

所有进程（执行的程序）都必须占用一定数量的内存，它或是用来存放从磁盘载入的程序代码，或是存放取自用户输入的数据等等。不过进程对这些内存的管理方式因内存用途不一而不尽相同，有些内存是事先静态分配和统一回收的，而有些却是按需要动态分配和回收的。

进程内存区域.png

1. 代码区：代码段是用来存放可执行文件的操作指令（存放函数的二进制代码），也就是说是它是可执行程序在内存种的镜像。代码段需要防止在运行时被非法修改，所以只准许读取操作，而不允许写入（修改）操作——它是不可写的。

2. 全局（静态）区包含下面两个分区：

   • 数据区：数据段用来存放可执行文件中已初始化全局变量，换句话说就是存放程序静态分配的变量和全局变量。

   • BSS区：BSS段包含了程序中未初始化全局变量。

3. 常量区：常量存储区，这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量，

4. 堆（heap）区：堆是由程序员分配和释放，用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它大小并不固定，可动态扩张或缩减。当进程调用alloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用realse释放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减），因为我们现在ios基本都使用ARC来管理对象，所以不用我们程序员来管理，但是我们要知道这个对象存储的位置。

5. 栈（stack）区：栈是由编译器自动分配并释放，用户存放程序临时创建的局部变量，存放函数的参数值，局部变量等。也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变量（但不包括static声明的变量，static意味这在数据段中存放变量）。除此以外在函数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，并且待到调用结束后，函数的返回值也回被存放回栈中。由于栈的先进先出特点，所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个意义上将我们可以把栈看成一个临时数据寄存、交换的内存区。

上述几种内存区域中数据段、BSS和堆通常是被连续存储的——内存位置上是连续的，而代码段和栈往往会被独立存放。

栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。有人会问堆和栈会不会碰到一起，他们之间间隔很大，绝少有机会能碰到一起，况且堆是链表方式存储！

#import "ViewController.h"

int age = 24;//全局初始化区（数据区）
NSString *name;//全局未初始化区（BSS区）
static NSString *sName = @"Dely";//全局（静态初始化）区

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    int tmpAge;//栈
    NSString *tmpName = @"Dely";//栈
    NSString *number = @"123456"; //123456\0在常量区，number在栈上。
    NSMutableArray *array = [NSMutableArray arrayWithCapacity:1];//分配而来的8字节的区域就在堆中，array在栈中，指向堆区的地址
    NSInteger total = [self getTotalNumber:1 number2:1];

}

- (NSInteger)getTotalNumber:(NSInteger)number1 number2:(NSInteger)number2{
    return number1 + number2;//number1和number2 栈区
}


@end

堆（heap）和栈（stack）区别

1. 申请方式和回收方式

   • 栈区（stack） ：由编译器自动分配并释放
   • 堆区（heap）：由程序员分配和释放

2. 申请后系统的响应

   • 栈区（stack）：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。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。

   • 堆区（heap）：操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，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，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，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。

3. 申请大小的限制

   • 栈区（stack）：栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思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（也可能是1M，我看网上说得，我也不清楚），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示栈溢出。因此，能从栈获得的空间较小。

   • 堆区（stack）：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。

4. 申请效率的比较

   • 栈区（stack）：由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。

   • 堆区（stack）：是由alloc分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.

5. 分配方式的比较

   • 栈区（stack）：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alloc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。
   • 堆区（stack）：堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。

6. 分配效率的比较

   • 栈区（stack）：栈是操作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。
   • 堆区（stack）：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。

小结：
使用栈就像我们去买一个蛋糕，出钱然后选择一种口味，一种形状的蛋糕就得到了，不管他们怎么做的，怎么设计的，这种好处就是快捷，花钱买服务嘛（我是不是说的不好，有点污了），但是自由度很小。。

使用堆就像我们去买一个手工蛋糕，因为有情义啊DIY，自己动手做喜欢吃的形状，和自己喜欢的口味，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。

今天的牛X就吹到这里，中间有什么错误请提出来狠狠批斗我，谢谢你们的赏脸查看！

参考资料：
http://blog.csdn.net/liruxing1715/article/details/6715503

文／Dely（简书作者）
原文链接：http://www.jianshu.com/p/746c747e7e00
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