本文首发于公众号【程序员华仔】

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首先说明下，这里讨论的堆和栈，是指程序内存中的“堆区”和“栈区”，并非是数据结构中所说的堆和栈。

要了解程序内存中的堆栈，需要先了解C语言的内存模型。

C语言的内存模型分为5个区：代码区，全局区，常量区，堆区和栈区。

1. 代码区

存放二进制代码区域，在ELF中称为.text段。

2.全局区

存放全局和静态变量的区域。

其中初始化的全局和静态变量在全局的一个区域，在ELF中取名为.data段。 

未初始化的全局变量和静态变量在临近一个区域, 在ELF中为.bss段。

全局区的内存由系统分配，并在程序结束后，由系统释放。

3.常量区

存储常量的区域。不允许修改。

该区的内存在程序结束的时候，由系统释放。

4.堆区（Heap）

存放程序员创建的变量的区域，是一块不连续的区域，一般使用new，alloc，calloc，malloc关键字创建的变量，这些变量需要程序员调用delete，release，free关键字才能释放。若没有调用，则会造成内存泄露。

5.栈区（Stack）

存放函数的参数，局部变量的区域，由编译器自动分配和释放。通常在作用范围域外就会释放变量。形式上类似于数据结构中栈。因为在CPU的指令集中分配内存，所以操作快且效率高。但是空间就很有限，例如iOS的栈区大小就是2M。

堆和栈概念

堆是一大块不连续的区域，一般使用数据结构中的链表来组织管理，在分配过程中，容易产出内存碎片。

栈是一小块连续的区域，一般使用队列按先进后出（First In Last Out）（FILO）的方式进行排序，并且只能在一端（栈顶（top））对数据进行插入和删除操作。

堆与栈区别

堆与栈，是操作系统对进程的内存空间的两种不同的管理方式，主要有如下几种区别：

（1）分配方式不同：

栈：由操作系统自动分配和释放，无需我们手动操作。分配方式类似数据结构中的栈。

堆：申请和释放工作由程序员自行完成，若程序员不释放，就会产生内存泄露。分配方式类似数据结构中的链表。

（2）空间大小不同：

栈：栈的空间大小远远小于堆。比如iOS栈为2M，64位的Linux默认10MB。

堆：理论上，进程可申请的堆大小为虚拟内存的大小。

（3）存放内容不同：

栈：存储函数返回地址、参数、局部变量和寄存器等内容。

堆：具体存放内容由程序员自定义填充。

（4）缓存方式不同：

栈：存放在一级缓存，被调用时放入存储空间中，调用完成就立即释放。

堆：存放在二级缓存中，一般使用引用计数（iOS）进行管理。

（5）数据结构不同：

堆：一般使用数据结构中的树来管理。

栈：一般使用先进后出的队列来管理。

（6）分配效率不同：

栈由操作系统自动分配，在CPU的指令集中完成分配并且有硬件层的支持（专门寄存器负责存储，专门指令负责压栈出栈）。

堆是由系统内核API接口来完成申请与管理，实现机制较为复杂，并且频繁的内存申请容易产生内存碎片。这样栈的分配效率比堆高多了。

以上就是堆栈的六大差异点。

iOS App内存布局

下面再看下iOS App的内存布局，下图所示。

正如上图所说一样，

1.整个内存空间中，最上面是高位地址，最下面是低位地址；

2.代码段和数据段位于最低地址位，即最底端；

3.在其之上的是堆，用来存放变量；对于ObjC来说，就是new，alloc，calloc，malloc关键字修饰的变量，堆的地址扩展方式是从低往高扩展，即当不够用的时候就往上申请空间地址

4.在往上就是栈了，主要存放函数的参数、局部变量等数据，它的扩展方式是从高往低扩展。

 

以上就是iOS App的内存布局情况，了解和掌握iOS App的内存布局情况，特别是堆栈分配以及扩展趋势，能帮助我们很好地分析定位问题。