iOS程序的内存布局

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  • 栈区(stack)：
    • 存放函数的参数值、局部变量的值等，
    • 由编译器自动分配释放，通常在函数执行结束后就释放了，其操作方式类似数据结构中的栈。
    • 栈内存分配运算内置于处理器的指令集，效率很高。
    • 分配的内存容量有限，比如iOS中栈区的大小是512k。
  • 堆区(heap)
    • C 语言使用 malloc、calloc、realloc 函数分配的空间，需要使用 free 函数释放
    • 由程序员分配释放，若程序员不释放，会出现内存泄漏
    • 分配方式类似于链表。
    • 堆区的大小由系统决定，包括：系统内存／磁盘交换空间

栈区的特点

  • 栈区的地址是连续的
  • 栈区地址按照分配的顺序，由大到小顺序排列
  • 访问速度快、栈区的内存由系统管理、后进先出/先进后出

堆区的特点

堆区的大小由系统决定，包括：系统内存／磁盘交换空间

  • 所有程序共享、存储大数据、程序员管理
  • 堆区的地址是不连续的

  • 速度没有栈区快

    • 堆区的访问速度没有栈区快,因为我们要访问堆区中创建对象的属性, 必须先需要通过变量找到栈区的地址,再通过地址定位到堆区中的某一个位置, 只有找个这个位置之后,我们才可以访问到存储到这个对象中属性对应的数值.由于有了 这个地址寻找的过程,所有速度没有栈区的快.

      静态变量

  • 如果只有一个方法使用，将 静态变量 定义在方法内部

  • 如果有多个方法使用，将 静态变量 定义在 .m 中

  • 不要把静态变量定义在头文件中

    常量

  • 在 数据段 为常量分配空间

  • const 关键字保证其后修饰的常量的值不允许被修改
  • 在程序被加载到内存时，就会为常量分配空间并且设置初始值
  • 如果没有指定初始值，会使用 0 作为初始值
  • 常量名应该尽量的长以避免出现重名
    1. //在 .m 中定义常量并且设置初始值
    2. const NSInteger cNum = 99;
    3. //在 .h 中使用 extern 关键字声明常量在其他位置定义并且已经赋值，外部可以直接使用
    4. extern const NSInteger cNum;

    验证

  2. int a = 10;
  3. int b;
  5. int main(int argc, char * argv[]) {
  6.     @autoreleasepool {
  7.         static int c = 20;
  9.         static int d;
  11.         int e;
  12.         int f = 20;
  14.         NSString *str = @"123";
  16.         NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
  18.         NSLog(@"\n&a=%p\n&b=%p\n&c=%p\n&d=%p\n&e=%p\n&f=%p\nstr=%p\nobj=%p\n",
  19.               &a, &b, &c, &d, &e, &f, str, obj);
  21.         return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
  22.     }
  23. }
  25. /*
  26.  字符串常量
  27.  str=0x10dfa0068
  29.  已初始化的全局变量、静态变量
  30.  &a =0x10dfa0db8
  31.  &c =0x10dfa0dbc
  33.  未初始化的全局变量、静态变量
  34.  &d =0x10dfa0e80
  35.  &b =0x10dfa0e84
  37.  堆
  38.  obj=0x608000012210
  40.  栈
  41.  &f =0x7ffee1c60fe0
  42.  &e =0x7ffee1c60fe4
  43.  */

Tagged Pointer

  • 从64bit开始，iOS引入了Tagged Pointer技术，用于优化NSNumber、NSDate、NSString等小对象的存储
  • 在没有使用Tagged Pointer之前， NSNumber等对象需要动态分配内存、维护引用计数等，NSNumber指针存储的是堆中NSNumber对象的地址值

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  • 使用Tagged Pointer之后，NSNumber指针里面存储的数据变成了：Tag + Data，也就是将数据直接存储在了指针中
  • 当指针不够存储数据时，才会使用动态分配内存的方式来存储数据

  • objc_msgSend能识别Tagged Pointer，比如NSNumber的intValue方法，直接从指针提取数据，节省了以前的调用开销

    判断是否为Tagged Pointer

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    如何判断一个指针是否为Tagged Pointer？

  • iOS平台，最高有效位是1（第64bit）

  • Mac平台，最低有效位是1

OC对象的内存管理

  • 在iOS中，使用引用计数来管理OC对象的内存
  • 一个新创建的OC对象引用计数默认是1，当引用计数减为0，OC对象就会销毁，释放其占用的内存空间
  • 调用retain会让OC对象的引用计数+1，调用release会让OC对象的引用计数-1
  • 内存管理的经验总结
    • 当调用alloc、new、copy、mutableCopy方法返回了一个对象，在不需要这个对象时，要调用release或者autorelease来释放它
    • 想拥有某个对象，就让它的引用计数+1；不想再拥有某个对象，就让它的引用计数-1
  • 可以通过以下私有函数来查看自动释放池的情况extern void _objc_autoreleasePoolPrint(void);

copy和mutableCopy

  • 可变对象的 copy 和 mutableCopy 都是深拷贝
  • 不可变对象的 copy 是浅拷贝，mutableCopy 是深拷贝
  • copy 方法返回的都是不可变对象 | | copy | mutableCopy | | —- | —- | —- | | NSString | NSString

浅拷贝 | NSMutableString

深拷贝 | | NSMutableString | NSString

深拷贝 | NSMutableString

深拷贝 | | NSArray | NSArray

浅拷贝 | NSMutableArray

深拷贝 | | NSMutableArray | NSArray

深拷贝 | NSMutableArray

深拷贝 | | NSDictionary | NSDictionary

浅拷贝 | NSMutableDictionary

深拷贝 | | NSMutableDictionary | NSDictionary

深拷贝 | NSMutableDictionary

深拷贝 |

引用计数的存储

在64bit中，引用计数可以直接存储在优化过的isa指针中，也可能存储在SideTable类中
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  • refcnts是一个存放着对象引用计数的散列表

    面试题

    1. 以下2段代码能发生什么事？有什么区别？

    image.png

  • 第一段会发生崩溃，多线程会重复对_name 做release释放操作导致崩溃

  • 第二段不会崩溃，因为NSString 数据较少时会使用Tagged Pointer，会直接从指针提取数据做赋值操作