[iOS] 内存五大区

1. 介绍

在iOS中，内存主要分为栈区、堆区、全局区、常量区、代码区五大区域，如下图所示：

image.png

2. 栈区

2.1 介绍

栈是系统的数据结构，其对应的进程或者线程是唯一的
栈是从高地址向低地址扩展的数据结构
栈是一块连续的内存区域，遵循FILO，先进后出原则
在iOS中一般以0x7开头，在运行时分配
编译器自动分配释放，不会产生内存碎片，快速高效
内存大小有限制，数据不灵活（主线程栈是1MB，其他线程是512KB）

2.2 存储的数据

栈区的内存是由编译器自动分配并释放的，主要用来存储：

函数内部定义的局部变量和数组
函数的参数
栈区的内存空间是由系统管理，在调用的时候开辟空间，函数调用完成，就收回空间。

3. 堆区

3.1 介绍

和栈相反，堆是低地址向高地址扩展的数据结构
堆是不连续的内存区域，类似于链表，遵循先进先出原则
堆的地址空间在iOS中以0x6开头，一般在运行时动态分配空间
需要手动管理，容易产生内存碎片

3.2 存储的数据

堆区主要由开发者动态分配和释放，如果开发者不释放，程序结束后，则由操作系统回收

OC中使用alloc或者使用new开辟空间创建对象
C语言中使用malloc、calloc、realloc分配的空间，需要free释放

注意：当需要访问堆中内存时，一般需要先通过对象读取到栈区的指针地址，然后通过指针地址访问堆区

4. 全局区 (静态区，`.bss & .data`)

全局区是在编译时分配的内存空间
全局区的地址空间在iOS中一般以0x1开头
程序运行中，内存中的数据一致存在，程序结束后由系统释放
.bss（BSS）区存放未初始化的全局变量和静态变量
.data 数据区存放已经初始化的全局变量和静态变量

其中，全局变量是指变量值可以在运行时被动态修改，而静态变量是static修饰的变量，包含静态局部变量和静态全局变量。

5. 常量区 (`.rodata`)

常量区是编译时分配的内存空间，在程序结束后由系统释放，主要存放已经使用了的，且没有指向的字符串常量。
字符串常量可能会在程序中多次使用，所以在程序运行之间就会提前分配内存。

6. 代码区(`.text`)

代码区是编译时分配主要用于存放程序运行时的代码，代码会被编译成二进制存进内存的。

7. 验证

举个例子，看看下面的代码，变量在内存中是如何分配的：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    NSInteger i = 123;
    NSLog(@"i的内存地址：%p", &i);
    
    NSString *string = @"CJL";
    NSLog(@"string的内存地址：%p", string);
    NSLog(@"&string的内存地址：%p", &string);
    
    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
    NSLog(@"obj的内存地址：%p", obj);
    NSLog(@"&obj的内存地址：%p", &obj);
}

输出结果如下：

2021-01-19 20:38:48.645299+0800 KVC[42501:2211601] i的内存地址：0x7ffee4107138
2021-01-19 20:38:48.645439+0800 KVC[42501:2211601] string的内存地址：0x10baf9040
2021-01-19 20:38:48.645553+0800 KVC[42501:2211601] &string的内存地址：0x7ffee4107130
2021-01-19 20:38:48.645663+0800 KVC[42501:2211601] obj的内存地址：0x600001ba8110
2021-01-19 20:38:48.645761+0800 KVC[42501:2211601] &obj的内存地址：0x7ffee4107128

对于局部变量i，地址是0x7开头的，存放在栈区
对于字符串对象string，string的对象地址是0x10baf9040，存放在常量区，存放string对象指针的地址是0x7ffee4107130，存放在栈区
对于alloc创建的对象obj，对象的内存地址是0x600001ba8110，存放在堆区，存放obj对象指针的地址是0x7ffee4107128，存放在栈区

8. 函数栈&栈帧

函数栈又称为栈区，在内存中从高地址往低地址分配，与堆区相对
栈帧是函数(运行中)占用的一块独立的连续内存区域
应用中新创建的每个线程都有专用的栈空间，栈可以在线程期间自由使用。而线程中有千千万万的函数调用，这个函数共享一个栈空间。栈帧就是这个函数在栈空间里独占的部分，所有的栈帧就组成了这个线程完整的栈。
函数调用是发生在栈上的，每个函数的相关信息(例如局部变量、调用记录等)都存储在一个栈帧中，每执行一个函数调用，就会生成一个与其相关的栈帧，然后将其栈帧压入函数栈，当函数执行完毕，对应的栈帧也会出栈并释放掉。

如下图所示，是经典图 - ARM的栈帧布局方式：