IOS面试题(内存管理相关) --- 内存管理基础

问题1: ios内存布局是什么样的

ios布局

看上图, 这是一个内存区域的展示图,

内存区域
- 上方是内核区内存空间
- 下方是保留内存空间
- 中间是程序加载的内存空间
地址: 由下到上低地址到高地址
程序
- 代码部分放在代码段 text
- 已初始化的数据 data, 例如: 静态变量, 全局变量放在已初始化数据区
- 未初始化的数据 bss, 例如: 静态变量, 全局变量放在未初始化数据区
栈 stack: 存放定义的方法, 函数, 栈是高地址向低地址扩展 (向下增长)
堆 heap: alloc分配的对象, block经过copy等, 堆是低地址向高地址扩展 (向上增长)

问题2: 讲下ios中内存管理 (面试问到概率很大)

在 iOS 开发中，内存管理是确保应用性能和稳定性的关键。自 iOS 5 和 macOS 10.7 以来，Apple 引入了自动引用计数（Automatic Reference Counting，ARC）来简化内存管理。以下是 iOS 内存管理的一些基本概念和实践：

自动引用计数（ARC）

ARC 会在编译时自动插入内存管理代码，以管理对象的生命周期。开发者不需要手动调用 retain、release 或 autorelease。
ARC 通过跟踪对象的强引用数量来管理内存。当一个对象的强引用计数变为零时，该对象会被自动释放。

强引用和弱引用

强引用（Strong Reference）：
默认情况下，变量对对象的引用是强引用。强引用会增加对象的引用计数，防止对象被释放。
弱引用（Weak Reference）：
通过在变量声明前加上 weak 关键字来创建弱引用。弱引用不会增加对象的引用计数，当对象被释放时，弱引用会自动置为 nil。
无主引用（Unowned Reference）:
无主引用与弱引用类似，不会增加对象的引用计数，但是不会在对象释放后自动置为 nil。适用于两个对象的生命周期相互依赖的情况。
循环引用（Retain Cycle）:
当两个对象互相持有对方的强引用时，会产生循环引用，导致内存泄漏。可以通过将其中一个引用改为弱引用或无主引用来解决。
内存泄漏（Memory Leak）:
当不再需要的对象无法被释放时，会发生内存泄漏。这通常是由于循环引用或未正确管理闭包中的引用所致。

使用 Instruments 工具

使用 Xcode 自带的 Instruments 工具可以帮助检测和分析内存问题，如内存泄漏和内存增长。

内存管理实践

在闭包中使用 [weak self] 或 [unowned self] 来避免循环引用。
在适当的时候释放不再需要的资源，如在视图控制器的 deinit 方法中。
监控和优化应用的内存使用，避免过度消耗内存导致的性能问题或崩溃。

通过遵循这些内存管理原则和实践，可以确保 iOS 应用的稳定性和性能。

问题3: ARC是运行时还是编译时(某节面试题)

答案: 大部分是 编译时

在 Objective-C 中，自动引用计数（ARC）主要是在编译时处理的，编译器会在适当的位置插入引用计数操作，例如 retain、release 和 autorelease。这些操作用于管理对象的生命周期，确保对象在使用时保持在内存中，不再使用时释放内存。

然而，有一些情况下，ARC 的行为会涉及到运行时处理：

弱引用（Weak References）：当一个对象被销毁时，所有指向它的弱引用需要被自动置为 nil。这个过程涉及到运行时的参与，因为需要在对象销毁时更新所有相关的弱引用。
关联对象（Associated Objects）： 在 Objective-C 中，可以使用关联对象为现有的类添加自定义属性。这些关联对象的内存管理（比如引用计数的增加和减少）是在运行时处理的。
桥接到 Core Foundation： 当你使用 __bridge 关键字在 Core Foundation 对象和 Cocoa 对象之间进行转换时，引用计数的管理需要在运行时进行协调。

问题4: ios系统内存管理方案是什么样的

TarggedPointer: 针对于小对象, NSNumber等
NONPOINTER_ISA: arm64, x86_64 下通过联合体位域(isa_t)形式内存管理
散列表: 引用计数表, 弱引用计数表

NONPOINTER_ISA:

arm64

x86_64

建议先看下: IOS底层(八): alloc相关: isa与类关联源码分析

isa_t

我们重点看下真机环境x86_64的下1

nonpointer: 是否对isa指针开启指针优化占1位
- 0: 纯isa指针
- 1: 不只是类对象地址, isa中包含类信息, 对象引用计数等
- 大部分自定义的类都为, nonpointer isa
has_assoc: 是否有关联对象占1位
- 0: 没有关联对象
- 1: 存在关联对象
has_cxx_dtor: 当前对象是否有C++/OC的析构器(类似于dealloc)占1位
- 0: 无, 可以更快释放对象
- 1: 有, 需要做析构逻辑(析构函数就是dealloc)
shiftcls: 存储类指针的值。开启指针优化的情况下, 用来存储类指针(即类信息)
- arm64: 占33位
- arm64-not-e: 和sig 合一起占52位
- x86_64: 占44位
magic: 用于调试器判断当前对象是真的对象还是没有初始化的空间占6位
weakly_referenced: 指对象是否被指向或者曾经指向一个ARC弱变量, 没有弱引用可以更快释放(如果有弱引用对象, 需要引用计数移除)
deallocating: 标志对象是否正在释放内存
has_sidetable_rc: 是否有外挂的散列表, 当对象引用计数大于10时, 则需要借用该变量存储进位
extra_rc: 额外的引用计数, 表示该对象的引用计数值, 实际上是引用计数值减1
- 例如: 如果对象的引用计数为10，那么extra_rc为9，真机上的 extra_rc 是使用 19位来存储引用计数的
- 对象的引用计数存在isa里面

散列表:

散列表

Side Tables(): 实际上是一个Hash表, 通过对象指针, 找到对应的引用计数表 Side Table

Side Table

一个引用计数表又是由 自旋锁, 引用计数表, 弱引用表三个构成

问题4追问: 为什么是多个Side Table组成一个Side Tables()

假如: 只有一张弱引用计数表, 所有的引用计数都在这一张表上进行修改(+1, -1等)

问题其实就发生在不同线程对同一张表进行操作, 肯定需要加锁解锁保证线程安全, 那么就会发生效率问题

例如, 线程A正在进行处理先加锁, 线程B就要等待线程A操作完解锁之后再进行修改, 那么如果又有线程C, 线程D呢, 都要等待. 一个项目很多的线程效率就会大大降低

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