iOS中的堆(heap)和栈(stack)的理解

操作系统iOS中应用程序使用的计算机内存不是统一分配空间,运行代码使用的空间在三个不同的内存区域,分成三个段:“text segment“,“stack segment”,“heap segment”。

段“text segment”是应用程序运行时应用程序代码存在的内存段。每一个指令,每一个单个函数、过程、方法和执行代码都存在这个内存段中直到应用程序退出。一般情况下,你不会真的不得不知道这个段的任何事情。

当应用开始以后,函数main()被调用,一些空间分配在”stack”中。这是为应用分配的另一个段的内存空间,这是为了函数变量存储需要而分配的内存。每一次在应用中调用一个函数,“stack”的一部分会被分配在”stack”中,称之为”frame”。新函数的本地变量分配在这里。

正如名称所示,“stack”是后进先出(LIFO)结构。当函数调用其他的函数时,“stack frame”会被创建;当其他函数退出后,这个“frame”会自动被破坏。

“heap”段也称为”data”段,提供一个保存中介贯穿函数的执行过程,全局和静态变量保存在“heap”中,直到应用退出。

为了访问你创建在heap中的数据,你最少要求有一个保存在stack中的指针,因为你的CPU通过stack中的指针访问heap中的数据。

你可以认为stack中的一个指针仅仅是一个整型变量,保存了heap中特定内存地址的数据。实际上,它有一点点复杂,但这是它的基本结构。

简而言之,操作系统使用stack段中的指针值访问heap段中的对象。如果stack对象的指针没有了,则heap中的对象就不能访问。这也是内存泄露的原因。

在iOS操作系统的stack段和heap段中,你都可以创建数据对象。

stack对象的优点主要有两点,一是创建速度快,二是管理简单,它有严格的生命周期。stack对象的缺点是它不灵活。创建时长度是多大就一直是多大,创建时是哪个函数创建的,它的owner就一直是它。不像heap对象那样有多个owner,其实多个owner等同于引用计数。只有heap对象才是采用“引用计数”方法管理它。

stack对象的创建

只要栈的剩余空间大于stack对象申请创建的空间,操作系统就会为程序提供这段内存空间,否则将报异常提示栈溢出。

heap对象的创建

操作系统对于内存heap段是采用链表进行管理的。操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当收到程序的申请时,会遍历链表,寻找第一个空间大于所申请的heap节点,然后将该节点从空闲节点链表中删除,并将该节点的空间分配给程序。

例如:

NSString的对象就是stack中的对象,NSMutableString的对象就是heap中的对象。前者创建时分配的内存长度固定且不可修改;后者是分配内存长度是可变的,可有多个owner,适用于计数管理内存管理模式。

两类对象的创建方法也不同,前者直接创建“NSString * str1=@"welcome";“,而后者需要先分配再初始化“NSMutableString * mstr1=[[NSMutableString alloc] initWithString:@"welcome"];”。

(miki西游 @mikixiyou 原文链接:http://mikixiyou.iteye.com/blog/1595230)

再补充一点,这里说的是操作系统的堆和栈。

在我们学习“数据结构”时,接触到的堆和栈的概念和这个操作系统中的堆和栈不是一回事的。

操作系统的堆和栈是指对内存进行操作和管理的一些方式。

“数据结构“的堆实际上指的就是(满足堆性质的)优先Queue的一种数据结构,第1个元素有最高的优先权;栈实际上就是满足先进后出的性质的数据或数据结构。

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