内存布局(五大区)

早期的计算机是没有虚拟内存的说法的,为什么会出现虚拟内存的概念,一个新技术的出现一定是为了解决某个为题而存在的

安全问题:如下图,如果我们进程1被加载到内存中去,如果拿进程1的内存地址进行偏移就可以访问到进程2
的内存地址,导致不安全问题
软件功能越来越多占用内存也越来越多,如果全部加载进来会导致内存浪费

所以为了解决上述两个问题就出现了虚拟内存的技术

image.png

虚拟内存

当程序加载之后会有一个mmu内存地址映射表,这个时候就不是直接访问物理内存了,而是访问虚拟地址,而且你只能访问分配给你的这块虚拟地址,然后通过映射表找到物理内存,这时候访问物理内存有可能是不连续的,这样就可以解决了安全问题

虚拟内存

内存的分页加载

解决了安全问题,内存使用率问题还没有解决,这个时候就出现了分页技术,mac一页4096字节,iOS 一页16KB
映射表如果一一对应会特别大,而且系统不会吧整个进程内存加载进来,是以懒加载的形式,需要那一部分加载哪一部分,如图,进程1的P2,P4没有加载到物理内存,这个时候回产生一个异常pageFault,阻塞线程然后会把P2,P4的物理内存加载进来

image.png

这个时候又有一个问题,因为地址是虚拟的,所以当应用加载之后他的内存地址是不变的,比如函数A的地址为0xfffffff,那么他一直是这个地址,这个时候就可以直接通过内存地址调用函数,又产生了安全问题

ASLR(Address Space Layout Randomization)

每次虚拟内存加载前,然后前边随机的加一个偏移值,这样就不能容易的访问内存地址

PageFault

代码在machO的内存地址不是按照代码执行顺序的,而是文件生成顺序来的,编译的时候哪个文件在前边就先加载哪个
举个例子我们启动的时候的三局代码的内存地址,很有可能是不连续的如下图,产生了两次pageFault,

启动代码产生pageFault

这个时候就可以将启动代码重新排列在可执行文件的前边,就叫做二进制重排

内存分布

内存分为五大区域

栈区,由系统自动分配,函数,方法,局部变量一般存储在栈区,比如 int a = 1; a就存储在栈区一般以 0X7开头
堆区,允许程序员手动申请,需要程序员主动释放,一般以0X6开头
BSS段:未初始化的全局变量，静态变量, 一般以0x1开头
数据段: 初始化的全局变量，静态变量, 一般以0x1开头
text:程序代码，加载到内存中
.bss段和.data数据段也称为全局(静态)区

内存分布

栈区访问速度为什么比堆区快

NSObject *objc = [NSObject alloc];

打断点,然后控制台po

(lldb) po objc
<NSObject: 0x6000012982c0>

(lldb) po &objc
0x00007ffee8b664a8

(lldb)

通过alloc的对象底层是通过malloc在堆区申请地址,指针地址在栈区
访问堆区速度慢是因为先找到存在栈区的一个地址找到对象然后找到对象指向的堆区空间,而栈区是由寄存器直接访问的.所以栈会比堆快一点

image.png

全局变量和局部变量有什么区别

全局变量时生命在大括号外边的局部变量声明在大括号里边例如

int age = 24;//全局初始化区（数据区）

NSString *name;//全局未初始化区（BSS区）

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
 
    [super viewDidLoad];

    int tmpAge;//栈
 
    NSString *number = @"123"; //123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
}

不同点:

作用域不同
存储区域不同,全局变量存储在静态区,局部变量存储在栈区

内存区域坑点

static int personNum = 100;
@interface Person : NSObject
- (void)run;
+ (void)eat;
@end
@implementation LGPerson
- (void)run{
    personNum ++;
    NSLog(@"Person内部:%@-%p--%d",self,&personNum,personNum);
}

+ (void)eat{
    personNum ++;
    NSLog(@"Person内部:%@-%p--%d",self,&personNum,personNum);
}
@end

那么我们在vc中进行如下代码

// 100 可以修改
    // 只针对文件有效 -
    NSLog(@"vc:%p--%d",&personNum,personNum); // 100
    personNum = 10000;
    NSLog(@"vc:%p--%d",&personNum,personNum); // 10000
    [[Person new] run]; // 100 + 1 = 101
    NSLog(@"vc:%p--%d",&personNum,personNum); // 10000
    [Person eat]; // 102
    NSLog(@"vc:%p--%d",&personNum,personNum); // 10000
    [[Person alloc] cate_method]; //内部也是打印操作   分类中的方法
/**
2020-05-11 11:07:14.222898+0800 001---五大区Demo[6911:538374] vc:0x1070993cc--100
2020-05-11 11:07:14.223059+0800 001---五大区Demo[6911:538374] vc:0x1070993cc--10000
2020-05-11 11:07:14.223256+0800 001---五大区Demo[6911:538374] Person内部:-0x1070993b0--101
2020-05-11 11:07:14.223428+0800 001---五大区Demo[6911:538374] vc:0x1070993cc--10000
2020-05-11 11:07:14.223592+0800 001---五大区Demo[6911:538374] Person内部:LGPerson-0x1070993b0--102
2020-05-11 11:07:14.223787+0800 001---五大区Demo[6911:538374] vc:0x1070993cc--10000
*/

坑点

static修饰的变量时可以修改的所以修改为10000后打印结过为10000
static只针对文件有效 ,vc里的personNum跟person里边的personNum不是同一个变量,所以[[Person new] run]的时候 +1打印结果为101
分类中打印的为100 并没改变,因为category文件是一个新的文件,static 只针对文件有效