C/C++/OC 内存布局

这几天看了些关于内存布局的文章，发帖总结摘录下重点。

#####C语言的内存模型

程序代码区(code area)

存放函数体的二进制代码

静态数据区(data area)

也称全局数据区，包含的数据类型比较多，如全局变量、静态变量、一般常量、字符串常量。其中：

全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。

常量数据（一般常量、字符串常量）存放在另一个区域。

注意：静态数据区的内存在程序结束后由操作系统释放。

堆区(heap area)

一般由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序运行结束时由操作系统回收。malloc()、calloc()、free()等函数操作的就是这块内存。

注意：这里所说的堆区与数据结构中的堆不是一个概念，堆区的分配方式倒是类似于链表。

栈区(stack area)

由系统自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

命令行参数区

存放命令行参数和环境变量的值，如通过main()函数传递的值。

C语言的内存布局相对简单，但也是最基本的。在编译过程中就已经确定了所有函数的地址(偏移地址)。

C语言没有对象的概念，那么变量的布局非常简单，固定。除去全局，静态的变量分配在静态数据区，其它的临时变量，参数等，要么分配在栈区由系统自动管理，要么由malloc()、calloc()、free()等函数由程序员管理分配在堆区。而变量本身的空间大小，在分配时是相对简单并可以确定的。

####C++对象的内存布局
C++语言在C的基础上添加了面向对象的概念，引入了封装，继承，多态。而一个对象的内存布局就相对于C语言的结构体等在内存的布局要复杂的多。
在C++中，有两种数据成员（class data members）：static 和nonstatic,以及三种类成员函数（class member functions）:static、nonstatic和virtual:

现在我们有一个类Base，它包含了上面这5中类型的数据或函数：

class Base
{
    public:
    
    Base(int i) :baseI(i){};
    
    int getI(){ return baseI; }
    
    static void countI(){};
    
    virtual void print(void){ cout << "Base::print()"; }
    
    virtual ~Base(){}
    
    private:
    
    int baseI;
    
    static int baseS;
};

可以看到，对一个C++对象来说，它的内存布局仅有虚表指针和非静态成员，而其他的静态成员，成员函数（静态，非静态），虚表等都是布局在类上的。
当然，这是没有考虑继承的情况。继承情况下会更复杂一些。可以参考（http://www.cnblogs.com/QG-whz/p/4909359.html）

####OC对象的内存布局
OC对象的内存布局相对于C++更为复杂一些，出现了元类的概念：

简单来说，最左边的是对象(Instance)，中间的是类(Class)，最右边的是元类(Meta Class)。属性（包括父类）都保存在对象本身的存储空间内；本类的实例方法保存在类中，本类的类方法保存在元类中。

那么对象的内存布局如下：isa 指针指向其类，其余空间保存各级的属性(ivar)

而类的内存布局如下：

struct objc_class
{
    struct objc_class* isa;
    struct objc_class* super_class;
    const char* name;
    long version;
    long info;
    long instance_size;
    struct objc_ivar_list* ivars;
    struct objc_method_list** methodLists;
    struct objc_cache* cache;
    struct objc_protocol_list* protocols;
};

isa 指针指向其元类，super_class指针指向其父类，此外还包含实例变量列表、方法列表、协议列表。
这里特别要指出的是实例变量列表中的实例变量的定义如下，它包含了变量的名称、类型、偏移等，但却不包括变量的值—–值在对象而非类中：

struct objc_ivar {
    char *ivar_name  OBJC2_UNAVAILABLE;
    char *ivar_type  OBJC2_UNAVAILABLE;
    int ivar_offset  OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space        OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}

参考文章：
C语言的代码内存布局详解
 C语言内存模型
 图说C++对象模型：对象内存布局详解
 c++的类的内存布局
 OC优缺点
 OC对象的内存布局
 Objetive-C内存布局