iOS中堆和栈的使用(Swift)
堆和栈都是一种数据项按序排列的数据结构,只能在一端(称为栈顶(top))对数据项进行插入和删除。
堆:队列优先,先进先出(FIFO—first in first out)。
栈:先进后出(FILO—First-In/Last-Out)。
堆栈空间分配
1.栈区(stack):由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量等值。其操作方式类似于数据结构中的栈。
2.堆区(heap):一般由程序员分配释放,若程序员不释放,则可能会引起内存泄漏。其类似于链表。
堆栈缓存方式
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 ”。
代码区(text segment ):是应用程序运行时应用程序代码存在的内存段,运行前就已经确定(编译时确定),通常为只读的。代码区的指令中包括操作码和要操作的对象(或对象地址引用),代码区指令根据程序设计流程依次执行,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。一般使用中很少涉及。
栈(Stack):当我们创建一个值类型,如结构体,系统将其存储在一个被称为栈的内存区域中,是由CPU直接管理和优化的。当一个函数声明一个变量,变量将存储在栈中,当函数调用完毕后栈会自动释放该变量。因此栈是非常易于管理的、有效的,由于是CPU直接控制,速度非常快。
堆(Heap):当我们创建了一个引用类型,如类,系统将把类实例存储在一个被称为堆的内存区域中。系统使用堆来存储其他对象引用的数据。堆是一个大的内存池,系统可以从该池中请求并动态分配内存块。堆不会像栈一样自动释放对象,需要额外的工作来完成。这使得在堆中创建和删除数据比栈慢。
栈使用的是一级缓存, 他们通常都是被调用时处于存储空间中,调用完毕立即释放。堆则是存放在二级缓存中,生命周期由虚拟机的垃圾回收算法来决定(并不是一旦成为孤儿对象就能被回收)。所以调用这些对象的速度要相对来得低一些。
stack 中的一个指针仅仅是一个整型变量,保存了heap(堆)中特定内存地址的数据。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。
堆栈数据结构区别
堆(数据结构):堆可以被看成是一棵树,如:堆排序。
栈(数据结构):一种先进后出的数据结构。
堆和栈究竟有什么区别? 主要的区别由以下几点:
1、管理方式不同;
管理方式:对于栈来讲,是由编译器自动管理,无需我们手工控制;对于堆来说,释放工作由程序员控制,容易产生memory leak。
2、空间大小不同;
空间大小:栈是一块空间较小,但是运行速度很快的内存区域。栈上的内存分配遵循后进先出的原则,通过移动栈的尾指针实现 push(入栈)和 pop(出栈)操作。我们的程序是由一个个方法组成的,CPU 会负责调度并执行这些方法。当我们的程序执行到某个方法的时候,需要在栈上为方法需要的内存开辟空间,此时把栈的尾指针向栈底移动。当方法执行完毕后需要释放掉这些空间,此时会把栈的尾指针移向栈顶,这就完成了一次栈上的内存分配。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。
堆是内存中的另一块区域,空间比栈大的多,但是运行速度要比栈上的运行速度慢。堆可以在运行时动态的分配内存,补充栈上内存分配的不足。一般来讲在32位系统下,堆内存可以达到4G的空间,从这个角度来看堆内存几乎是没有什么限制的。
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。iOS使用了名为 ARC(自动引用计数)的技术。在多线程环境中,多个线程会共享堆上的内存,为了确保线程安全,不得不在堆上进行加锁操作,但是加锁操作是很耗费性能的,你在堆上所获的的数据安全性实际上是在牺牲性能的代价下得来的。
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。
3、能否产生碎片不同;
碎 片问题:对于堆来讲,频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续,从而造成大量的碎片,使程序效率降低。对于栈来讲,则不会存在这个问题,因 为栈是先进后出的队列,他们是如此的一一对应,以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出,在他弹出之前,在他上面的后进的栈内容已经被弹出。
4、生长方向不同;
生长方向:对于堆来讲,生长方向是向上的,也就是向着内存地址增加的方向;对于栈来讲,它的生长方向是向下的,是向着内存地址减小的方向增长。
5、分配方式不同;
分配方式:堆都是动态分配的,没有静态分配的堆。栈有2种分配方式:静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的,比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配,但是栈的动态分配和堆是不同的,他的动态分配是由编译器进行释放,无需我们手工实现。
6、分配效率不同;
分 配效率:栈是机器系统提供的数据结构,计算机会在底层对栈提供支持:分配专门的寄存器存放栈的地址,压栈出栈都有专门的指令执行,这就决定了栈的效率比较 高。堆则是C/C++函数库提供的,它的机制是很复杂的,例如为了分配一块内存,库函数会按照一定的算法(具体的算法可以参考数据结构/操作系统)在堆内 存中搜索可用的足够大小的空间,如果没有足够大小的空间(可能是由于内存碎片太多),就有可能调用系统功能去增加程序数据段的内存空间,这样就有机会分到 足够大小的内存,然后进行返回。显然,堆的效率比栈要低得多。
从这里我们可以看到,堆和栈相比,由于大量new/delete的使用,容 易造成大量的内存碎片;由于没有专门的系统支持,效率很低;由于可能引发用户态和核心态的切换,内存的申请,代价变得更加昂贵。所以栈在程序中是应用最广 泛的,就算是函数的调用也利用栈去完成,函数调用过程中的参数,返回地址,局部变量都采用栈的方式存放。所以,我们推荐大家尽量用栈,而不是用 堆。
但缺点是,存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的,缺乏灵活性。另外,栈数据在多个线程或者多个栈之间是不可以共享的,但是在栈内部多个值相等的变量是可以指向一个地址的。和堆相比不是那么灵活,有时候分配大量的内存空间,还是用堆好一些。无论是堆还是 栈,都要防止越界现象的发生(除非你是故意使其越界),因为越界的结果要么是程序崩溃,要么是摧毁程序的堆、栈结构,产生以想不到的结果,就算是在你的程 序运行过程中,没有发生上面的问题,你还是要小心,说不定什么时候就崩掉了。
Swift中的使用
Swift 中的数据类型分为引用类型(类)和值类型(枚举、结构体)。引用类型存储在 “堆” 上,值类型存储在 “栈” 上。Swift 管理引用类型采用自动引用计数(ARC)的管理方法。值类型是由处理器来管理的,不需要程序员来管理。
在 Swift 中,典型的有 struct,enum,以及 tuple 都是值类型。而平时使用的Int,Double,Float,String,Array,Dictionary,Set 其实都是用结构体实现的,也是值类型。Swift 中,值类型的赋值为深拷贝(Deep Copy),值语义(Value Semantics)即新对象和源对象是独立的,当改变新对象的属性,源对象不会受到影响,反之同理。
在 Swift 中,class 和闭包是引用类型。引用类型的赋值是浅拷贝(Shallow Copy),引用语义(Reference Semantics)即新对象和源对象的变量名不同,但其引用(指向的内存空间)是一样的,因此当使用新对象操作其内部数据时,源对象的内部数据也会受到影响。
值类型作为参数传入时,函数体内部不能修改其值。引用类型作为参数传入时,函数体内部不能修改其指向的内存地址,但是可以修改其内部的变量值。
值类型的优点是:不变性,值类型的变量是严格的被一个所有者控制的;独立性,引用类型是相互依赖的,是一种隐式的依赖;还有可交换性。
对于面向对象编程,由于实例对象是可变的,导致对象的另一个享有者在合适的时候会去改变这个对象的属性。swift支持类的单继承,导致从多个class继承到更多地功能,增加了复杂度,并且会导致class紧耦合的问题。在多线程情况下,可以同时改变同一个引用。
选择值类型而不是引用类型的一个主要原因是能让你的代码变得更加简单。Swift的核心是面向协议,引用类型有许多的享有者。值类型被赋给一个变量或者常量,传给函数做参数时是它的值被拷贝的。这就让值类型在任何时候只有一个享有者,从而降低复杂度。你在任何情况下用一个值类型,都能够假设你的其他代码不会使它改变,这通常在多线程环境中很有用,如果一个线程中使用的数据被另一个线程给意外的修改了,这通常会产生非常严重的Bug,且相当难以调试。Class = 高复杂度,值 = 低复杂度。而且,swift对值类型的操作上进行了一些优化,因此才有了swift大量使用值类型代替引用类型的说法。
由于只有当你需要修改数据时两者的区别才会得到体现,所以当你的实例不会对数据进行修改的时候,值类型和引用类型看起来是完全相同的。你也许会想,写一个完全不可变的类,通过使用不可变的存储属性,以及避免暴露修改数据的接口,从而在Swift里实现一个不可变的类。事实上,大多数的Cocoa类,比如NSURL等,都被设计为不可变的类,然而,Swift当前并没有提供任何语言机制去强制申明一个类不可改变(比如子类化就能修改一个类的实现),只有结构体和枚举才是强制不可变的。
在Swift里,Array、String和Dictionary都是值类型,他们的行为和C语言中的int类似,每个实例都有自己的数据,你不需要额外做任何事情,比如做一个显式的copy,防止其他代码在你不知情的情况下修改等,更重要的是,你能安全地在线程间传递它,而不需要使用同步技术。在提高安全性的精神下,这个模型将帮助你在Swift中写出更多可预知的代码。
除此之外,Swift和OC还有其他的类型对应,对应关系如下:
但是,需要关注的是,对于原来OC中的数据的引用类型,swift中并没有真正完全的实现一套数据存储逻辑。只是内部保存了对oc对象的引用,使得swift api访问时行为逻辑和值类型一致。
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2022/11/19 21:17:18 - 错误使用 reshape要执行 RESHAPE,请勿更改元素数目。
%读入6幅图像(每一幅图像的大小是564*564) f1 imread(WashingtonDC_Band1_564.tif); subplot(3,2,1),imshow(f1); f2 imread(WashingtonDC_Band2_564.tif); subplot(3,2,2),imshow(f2); f3 imread(WashingtonDC_Band3_564.tif); subplot(3,2,3),imsho…...
2022/11/19 21:17:16 - 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机...
win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”问题的解决方法在win7系统关机时如果有升级系统的或者其他需要会直接进入一个 等待界面,在等待界面中我们需要等待操作结束才能关机,虽然这比较麻烦,但是对系统进行配置和升级…...
2022/11/19 21:17:15 - 台式电脑显示配置100%请勿关闭计算机,“准备配置windows 请勿关闭计算机”的解决方法...
有不少用户在重装Win7系统或更新系统后会遇到“准备配置windows,请勿关闭计算机”的提示,要过很久才能进入系统,有的用户甚至几个小时也无法进入,下面就教大家这个问题的解决方法。第一种方法:我们首先在左下角的“开始…...
2022/11/19 21:17:14 - win7 正在配置 请勿关闭计算机,怎么办Win7开机显示正在配置Windows Update请勿关机...
置信有很多用户都跟小编一样遇到过这样的问题,电脑时发现开机屏幕显现“正在配置Windows Update,请勿关机”(如下图所示),而且还需求等大约5分钟才干进入系统。这是怎样回事呢?一切都是正常操作的,为什么开时机呈现“正…...
2022/11/19 21:17:13 - 准备配置windows 请勿关闭计算机 蓝屏,Win7开机总是出现提示“配置Windows请勿关机”...
Win7系统开机启动时总是出现“配置Windows请勿关机”的提示,没过几秒后电脑自动重启,每次开机都这样无法进入系统,此时碰到这种现象的用户就可以使用以下5种方法解决问题。方法一:开机按下F8,在出现的Windows高级启动选…...
2022/11/19 21:17:12 - 准备windows请勿关闭计算机要多久,windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机怎么办...
有不少windows10系统用户反映说碰到这样一个情况,就是电脑提示正在准备windows请勿关闭计算机,碰到这样的问题该怎么解决呢,现在小编就给大家分享一下windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机的具体第一种方法:1、2、依次…...
2022/11/19 21:17:11 - 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”的解决方法...
今天和大家分享一下win7系统重装了Win7旗舰版系统后,每次关机的时候桌面上都会显示一个“配置Windows Update的界面,提示请勿关闭计算机”,每次停留好几分钟才能正常关机,导致什么情况引起的呢?出现配置Windows Update…...
2022/11/19 21:17:10 - 电脑桌面一直是清理请关闭计算机,windows7一直卡在清理 请勿关闭计算机-win7清理请勿关机,win7配置更新35%不动...
只能是等着,别无他法。说是卡着如果你看硬盘灯应该在读写。如果从 Win 10 无法正常回滚,只能是考虑备份数据后重装系统了。解决来方案一:管理员运行cmd:net stop WuAuServcd %windir%ren SoftwareDistribution SDoldnet start WuA…...
2022/11/19 21:17:09 - 计算机配置更新不起,电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?
原标题:电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?win7系统中在开机与关闭的时候总是显示“配置windows update请勿关闭计算机”相信有不少朋友都曾遇到过一次两次还能忍但经常遇到就叫人感到心烦了遇到这种问题怎么办呢?一般的方…...
2022/11/19 21:17:08 - 计算机正在配置无法关机,关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机...
关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!关机提示 windows7 正在配…...
2022/11/19 21:17:05 - 钉钉提示请勿通过开发者调试模式_钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用...
钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用 更新时间:2020-04-20 22:24:19 浏览次数:729次 区域: 南阳 > 卧龙 列举网提醒您:为保障您的权益,请不要提前支付任何费用! 虚拟位置外设器!!轨迹模拟&虚拟位置外设神器 专业用于:钉钉,外勤365,红圈通,企业微信和…...
2022/11/19 21:17:05 - 配置失败还原请勿关闭计算机怎么办,win7系统出现“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”,长时间没反应,无法进入系统的解决方案...
前几天班里有位学生电脑(windows 7系统)出问题了,具体表现是开机时一直停留在“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”这个界面,长时间没反应,无法进入系统。这个问题原来帮其他同学也解决过,网上搜了不少资料&#x…...
2022/11/19 21:17:04 - 一个电脑无法关闭计算机你应该怎么办,电脑显示“清理请勿关闭计算机”怎么办?...
本文为你提供了3个有效解决电脑显示“清理请勿关闭计算机”问题的方法,并在最后教给你1种保护系统安全的好方法,一起来看看!电脑出现“清理请勿关闭计算机”在Windows 7(SP1)和Windows Server 2008 R2 SP1中,添加了1个新功能在“磁…...
2022/11/19 21:17:03 - 请勿关闭计算机还原更改要多久,电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机怎么办...
许多用户在长期不使用电脑的时候,开启电脑发现电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机。。.这要怎么办呢?下面小编就带着大家一起看看吧!如果能够正常进入系统,建议您暂时移…...
2022/11/19 21:17:02 - 还原更改请勿关闭计算机 要多久,配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以...
配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#x…...
2022/11/19 21:17:01 - 电脑配置中请勿关闭计算机怎么办,准备配置windows请勿关闭计算机一直显示怎么办【图解】...
不知道大家有没有遇到过这样的一个问题,就是我们的win7系统在关机的时候,总是喜欢显示“准备配置windows,请勿关机”这样的一个页面,没有什么大碍,但是如果一直等着的话就要两个小时甚至更久都关不了机,非常…...
2022/11/19 21:17:00 - 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...
当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时,一般是您正对windows进行升级,但是这个要是长时间没有反应,我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了,来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...
2022/11/19 21:16:59 - 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...
我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况,当我们打开电脑之后,发现一直停留在一个界面:“配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机”,等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢࿰…...
2022/11/19 21:16:58 - 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”
Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...
2022/11/19 21:16:57