王中周的技术博客

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为什么 Objective-C 对象存储在堆上而不是栈上

为什么 Objective-C 对象存储在堆上而不是栈上

一、什么是栈对象和堆对象

在 Objective-C 中,对象通常是指一块有特定布局的连续内存区域。我们通常这样创建一个对象:

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NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];

这行代码创建了一个 NSObject 类型的指针 obj 和一个 NSObject 类型的对象,obj 指针存储在栈上,而其指向的对象则存储在堆上(简称为堆对象)。

目前 Objective-C 并不支持直接在栈上创建对象(简称为堆对象),但可以通过如下方式间接地创建:

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struct {
Class isa;
} fakeNSObject;
fakeNSObject.isa = [NSObject class];

NSObject *obj = (NSObject *)&fakeNSObject;
NSLog(@"%@", [obj description]);

栈对象 obj 也能正常工作,由此可见栈对象和堆对象都是可行的,但为什么 Objective-C 不默认使用栈对象呢?

二、栈对象优缺点

1、优点
  • 速度

在栈上创建对象是非常快的,因为很多东西在编译时就确定了,运行时分配空间几乎不耗时;相对而言在堆上创建对象就非常耗时。

  • 简单

栈对象的生命周期是确定的,对象出栈以后就会被释放,不会存在内存泄漏,但这同时也是栈对象的最大缺点。

2、缺点
  • 生命周期固定

Objective-C 变量有效范围是由 “{}” 包含的块来决定的,也就是说栈对象的生命周期仅限于其所在的块里,出了块立马会被释放。一个对象被创建以后有可能会通过方法调用传递到别的方法,当栈对象的创建方法返回时,栈对象会被一起 pop 出栈而释放,导致其没法在别处被继续持有。此时 retain 操作会失效,除非用 copy 方法在想持有该栈对象的地方重新拷贝一份属于自己的栈对象。

因此,栈对象回给对象的内存管理造成相当大的麻烦。

  • 空间

现代操作系统的栈和线程绑定,而栈空间是有限的,具体如下:

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512 KB (secondary threads)
8 MB (OS X main thread)
1 MB (iOS main thread)

因此对象如果都在栈上创建不太现实,而堆只要物理内存不告警可以无限制使用。

综合以上优缺点,Objective-C 选择用堆存储对象。

三、真的没有栈对象吗

实际上 Objective-C 里的 block 却是栈对象,因此栈对象面临的问题在 block 身上一个都不少,但由于 block 是仅有的特殊对象,大家对它的特殊都已经习惯了,比如入行第一年的时候老师就告诉我们想持有一个 block 要用 copy 将 block 从栈拷贝到堆上。

另外,根据前面所说,栈对象的有效区域仅限于其所在的块,因此像下面的代码就无法输出期望的结果:

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void (^block)();
if(x)
{
block = ^{ printf("x\n"); };
}
else
{
block = ^{ printf("not x\n"); };
}
block();

这也是大家需要特别注意的地方。

四、参考文档

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