内存五大区 & 虚拟内存

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标签： 内存五大区 虚拟内存

本章节 只要介绍 内存五大区 & 虚拟内存

  1. 栈区
  2. 堆区
  3. 全局静态区
  4. 常量区
  5. 代码区
  6. 虚拟内存&物理内存

1 内存的五大区

按照地址从高到低排列： 栈区 -> 堆区 -> 全局静态区 -> 常量区 -> 代码区 （内核区和保留部分不再考虑范围内） ![此处输入图片的描述][1] 拓展：

  1. 内存五大区，实际是指虚拟内存，而不是真实物理内存。
  2. iOS系统中，应用的虚拟内存默认分配4G大小，但五大区只占3G，还有1G是五大区之外的内核区

1.1 栈区

  • 函数内部定义的局部变量和数组，都存放在栈区; （比如每个函数都有的(id self, SEL _cmd)）
  • 栈区的内存空间由系统管理。(函数调用时开辟空间，函数调用结束时回收空间)
  • 栈是从高地址向低地址扩展，是一块连续的内存区域，遵循FILO先进后出原则，效率高。
  • 栈区一般在运行时进行分配

1.2 堆区

  • 空间最大，由我们手动管理。(ARC自动管理)
  • 堆是从低地址向高地址扩展。
  • malloc、calloc、realloc开辟：
  • 堆区开辟空间，可以是不连续的内存区域，以链表结构存在（增删快，查找慢）。返回首地址存放在栈区。
  • free回收。释放对象在堆区的内存，并将栈中的地址指针置空。

1.3 全局静态区(.bss)

  • 存放全局变量和静态变量
  • 空间由系统管理。（程序启动时，开辟空间；程序结束时，回收空间；程序执行期间一直存在）
  • static修饰的变量仅执行一次，生命周期为整个程序运行期

1.4 常量区(.data)

  • 存放常量(整型、字符型，浮点，字符串等)，整个程序运行期不能被改变。
  • 空间由系统管理,生命周期为整个程序运行期。

1.5 代码区(.text)

存放程序执行的CPU指令。（编译期将代码转换为CPU指令）

    NSInteger i = 666;
    NSLog(@"NSInteger i -> 内存地址：%p", &i); // 【局部变量】 栈区

    NSString * name = @"ypy";
    NSLog(@"NSString name -> 内存地址： %p", name); // 【字符串内容】 存放在常量区
    NSLog(@"NSString name -> 指针地址： %p", &name);// 【局部变量name的指针】 存放在栈区
    
    NSObject * objc = [NSObject new];
    NSLog(@"NSObject objc -> 内存地址： %p", objc);// 【对象的内容】 存放在堆区
    NSLog(@"NSObject objc -> 指针地址： %p", &objc);//【对象的指针】 存放在栈区

2021-08-06 14:23:42.296970+0800 001---memory[63570:4007723] NSInteger i -> 内存地址：0x7ffee721ebd8
2021-08-06 14:23:42.297069+0800 001---memory[63570:4007723] NSString name -> 内存地址： 0x1089e1220
2021-08-06 14:23:42.297153+0800 001---memory[63570:4007723] NSString name -> 指针地址： 0x7ffee721ebd0
2021-08-06 14:23:42.297236+0800 001---memory[63570:4007723] NSObject objc -> 内存地址： 0x600001065000
2021-08-06 14:23:42.297328+0800 001---memory[63570:4007723] NSObject objc -> 指针地址： 0x7ffee721ebc8

（0x7开头: 栈区 、 0x1开头: 常量区、 0x6开头: 堆区）

  • 对于局部变量i，从地址可以看出是0x7开头，所以i存放在栈区
  • 对于字符串对象name，分别打印了name的对象地址 和 name对象的指针地址
    • name的对象地址是以0x1开头，说明是存放在常量区
    • name对象的指针地址是以0x7开头，说明是存放在栈区
  • 对于alloc创建的对象obj，分别打印了obj的对象地址 和 objc对象的指针地址
    • objc的对象地址是以0x6开头，说明是存放在堆区
    • objc对象的指针地址是以0x7开头，说明是存放在栈区

2 虚拟内存 & 物理内存

早期计算机，没有虚拟内存概念，只有物理内存，每个应用都直接全部信息写入内存条中的。当内存条的空间不够时(被其他应用占据了)，就会报内存警告。这时我们只能手动关闭一些应用，腾出点内存来让当前应用运行。

2.1 物理内存

物理内存： 内存条的真实大小。 （4G内存条，物理内存就是4G）

2.1.1 物理内存的缺陷

  • 内存不够： 每个应用一打开，就把所有信息都加载进去，占用太多资源。大软件直接无法加载。
  • 不安全： 每次加载应用，内存地址就固定了，很容易被人直接通过内存地址去篡改数据。 早期本地外挂，就是通过内存地址去篡改数据。

2.2 虚拟内存

后来，经过研究，发现每个应用在内存中使用的部分，仅占该应用的小部分（活跃部分）。于是将内存均匀分割成很多页。应用也不用一启动就全部加载进去，而是每个启动的应用，都分配一个虚拟的内存大小，里面也跟物理内存一样切割成一样大小的的内存页。

2.3 拓展

  • 内存管理单元
    • MMU：(Memory Management Unit) 内存管理单元，有时称作PMMU（paged memory management unit）分页内存管理单元
    • 负责处理中央处理器（CPU）的内存访问请求的计算机硬件。
  • 内存页大小
    • Linux和MacOS系统：每页4K
    • iOS系统： 每页16K
  • 页表
    • 应用的虚拟内存与物理内存的地址映射关系表
  • 虚拟空间大小
    • 每个应用（进程）默认可以分配4G大小。但它实际只是一张页表，记录映射关系就可以。 页表存放在操作系统的内存区域。
    • 应用用到的，都是物理内存，实际占有物理内存大小是应用运行时决定的。
  • 野指针：提前释放了，查询时找不到内容
  • 内存泄露 ：没有释放，一直占用内存
  • 过度释放：对已释放的对象进行release操作。
  • 缓冲区域
    • 栈区和堆区中间有小块未使用的内存区域。用于给栈区和堆区之间创建一个缓冲区域
  • 溢出：
    • 到达缓冲区的数据向小缓冲区复制的过程中，由于没有注意小缓冲区的边界，导致小缓存区满了，从而覆盖了和小缓存区相邻内存区域的其他数据而引起的内存问题。
  • define和const区别：
    • define： 宏。编译期不会进行语法识别，没有类型。编译期会分配内存。每次使用都会进行宏替换和开辟内存。
    • const： 常量。编译期会进行语法识别，需要指定类型。编译期不会分配内存，仅在第一次使用时，开辟内存并记录内存地址。后续调用时不会开辟内存，直接返回记录的内存地址。效率更快。内存占用更少。 [1]: yupuyang.gitlab.io/images/dash…
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