【iOS】内存分区

原创已于 2025-05-25 01:52:12 修改 · 703 阅读

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#ios #cocoa #macos #objective-c

于 2025-05-24 17:00:26 首次发布

内存分区

五大分区是什么？
static、extern、const比较

五大分区是什么？

在编写代码变量都是怎么在内存中存取的呢？其实内存中分为五大分区，分别是栈区（系统管理的地方）、堆区（程序员控制的地方）、常量区（全局区）、静态区、代码区。这里我们还要知道内存指的就是RAM。

在这里插入图片描述

栈区

创建临时变量时由编译器自动分配，在不需要的时候自动消除变量的存储区。
主要用于存储函数的局部变量、函数参数和返回地址，遵循一个先进先出的原则。我们可以把栈看做一个临时寄存，交换的内存区。

用户栈在程序执行期间可以动态地扩展和收缩

优点：

栈是系统数据结构，对应的线程/进程是唯一的，栈中存储了进程所需要的所有局部变量、函数的参数等内容
栈的优点是快速高效，但是缺点是有限制，数据不灵活
栈空间分为静态分配和动态分配两种，静态分配由编译器完成，动态分配在运行时决定的。
为可移植的程序起见，栈的动态分配操作是不被鼓励的。

堆区

就是由alloc、new、malloc、realloc创建的对象所分配的内存块，他们的释放系统不会主动去管，需要我们开发者去告诉系统什么时候释放这块内存；若是程序猿不释放，程序结束后系统会自己释放。

堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域，程序员负责在何时释放内存（在ARC中通常会自动回收）。

优点：

灵活方便、数据适应面广泛，但是效率有一定降低
堆是函数库内部数据结构，不一定唯一
不同堆分配的内存无法相互操作
堆空间的分配总是动态的
虽然程序结束时所有的数据结构都会被释放回系统，但是精准的申请内存，释放内存匹配时良好的程序基本要素

这里我们以下面这个分配堆内存为例：

NSObject* obj = [NSObject new]

在堆内存中申请一块大小合适的空间
在这块内存空间里创建我们的对象
初始化对象的属性，为对象的属性赋上默认值，基本数据类型赋值0 —— C语言类型为NULL —— OC指针类型为nil
返回这个对象在堆空间的地址，将这个地址赋给obj，这样以后我们访问obj变量时实际访问的就是堆空间中的NSObject对象，但是obj变量因为本质上是一个指针变量，他是存储在栈空间的

在这里插入图片描述

静态区全局区

全局区分为两个区域，用于存储全局变量以及静态变量

.bss：存放未初始化的全局变量、静态变量
.data：已初始化的全局变量、静态变量

常量区

存放常量字符串，程序结束后由系统释放，该区是编译时分配的内存空间，在程序运行过程中，这个内存中的数据一直存在，程序结束后由系统释放。

代码区

用来存放函数的二进制代码，代码段需要防止在运行时被非法修改，故而只允许读取操作，不允许写入操作

static、extern、const比较

static

全局静态变量

优点：无论对象方法还是类方法都可以访问和修改全局静态变量，并且外部类无法调用静态变量，定义后只会指向固定的指针地址，供所有对象使用，节省空间。

缺点：存在的生命周期长，从定义直到程序结束

建议：从内存优化和程序编译的角度来说，尽量少用全局静态变量，因为存在的生命周期长，一直占用空间。程序运行时会单独加载一次全局静态变量，过多的全局静态变量会造成程序启动慢。

static int counter = 0;
//可以在一个类中多个方法中使用
void increment() { counter++; }
void print_counter() { printf("Counter: %d\n", counter); }

局部静态变量

优点：定义后只会存在一份值，每次调用都是使用的同一个对象内存地址的值，并没有重新创建，节省空间，只能在该局部代码块中使用。

缺点：存在的生命周期长，从定义直到程序结束，只能在该局部代码块中使用。

建议：局部和全局静态变量从本根意义上没有什么区别，只是作用域不同而已。如果值仅一个类中的对象和类方法使用并且值可变，可以定义全局静态变量，如果是多个类使用并可变，建议值定义在model作为成员变量使用。如果是不可变值，建议使用宏定义。

void log_message(const char* msg) {
    static int log_count = 0;
    printf("[%d] %s\n", ++log_count, msg);
}//仅在该函数中可以使用，不可以被外界访问

extern全局变量

//.m中要定义
NSString* name;
//.h中同时也要定义
extern NSString* name;

对内的全局变量：没有用extern在.h中修饰的变量，仅定义在.m文件中让该变量只能在该类使用

优点：不管对象方法还是类方法都可以访问和修改全局静态变量，并且外部类无法调用静态变量，定义后只会存一份值，供所有对象使用，节省空间。跟全局静态变量一样，只是少了static修饰少了static特性。

缺点：存在的生命周期长，从定义直到程序结束。

建议：都跟全局静态变量都一样了，还需要用对内的全局变量吗？不用extern修饰就少了extern的特性，还不如用全局静态变量，至少能明确的知道static是对内使用的。

对外的全局变量：除了该类，其他文件也可以访问该变量

优点：除了该类，其他文件也可以访问该变量

缺点：存在的生命周期长，从定义到程序结束，并且外部可以修改其值，出现错误不容易定位。

建议：使用全局变量的原因在于其对外的特性，但是其使用的方便性没有使用model的属性或宏来得方便。程序启动的时候会单独加载全局变量，同理与全局静态变量，少使用。

const常量

不同于变量，常量的值是固定不可变的，一般用于只读值

优点：只可以读取值，不能修改。一般用于接口或者文字显示这种固定值。添加extern可以对外全局常量，任意位置都可以访问。
缺点：存在的生命周期长，从定义直到程序结束。需要在.h .m中分别定义代码较多。
建议：良好的编码习惯而言，少使用宏，多使用常量。因为常量声明是有明确类型的，而宏只是替换并不能进行类型判断。不够严谨。

//.h中定义extern
extern NSString *const name;
//.m中定义值
NSString *const name = @"123";

//const声明部位不同，意义也不同。const定义的是其右边整体不可变。


//*const name1定义的是 name1 不可变。 name1是指针。
//因此 不能通过修改name1而指向其他值。常规的const使用这个方法定义不可修改的值
NSString *const name1 = @"456";

//const * name定义的是 * name不可变， 而*name指向的是@"789"，
//也就是说@"789"这个内存地址的值不可变为其他值。
NSString const * name2 = @"789";
//但name指针可以指向其他值，所以该定义方式无法保证值的唯一性。
NSString *newName = @"222";
name2 = newName;