iOS逆向

内存五大区

2022-06-14  本文已影响0人  f8d1cf28626a

iOS内存五大区

在iOS中,内存主要分为 \color{blue}{' 栈区、堆区、全局区、常量区、代码区'} 五大区域。如下图所示

下面分别介绍这五大区

*栈区 stack

定义
.栈是系统数据结构,其对应的进程或者线程是唯一的
.栈是从高位向低地址扩展的数据结构
.栈是一块连续的内存区域,遵循先进后出(FILO)原则
.栈的地址空间在iOS中是以\color{red}{0x7开头}
.栈区一般在\color{red}{运行时分配}

存储
.栈区是由\color{red}{编译器自动分配并释放的}
.主要用来存储(\color{red}{局部变量,函数参数})
.例如函数的隐藏参数(id self,SEL _cmd)

优缺点
.优点:因为栈是由编译器自动分配并释放的,\color{red}{不会产生内存碎片,所以快速高效}
.缺点:栈的内存大小有限制,数据不灵活
.iOS主线程栈大小是1MB
.其他线程是512KB
.MAC只有8M

以上内存大小的说明,在Threading Programming Guide中有相关说明


*堆区 heap

定义
.堆是从低向高地址扩展的数据结构
.堆是\color{red}{不连续的内存区域},类似于链表结构(便于增删,不便于查询),遵循先进先出(FIFO)原则
.堆的空间分配总是动态的,在iOS中空间地址是以\color{red}{0x6开头}
.堆的分配内存一般是在\color{red}{运行时分配}

存储
.堆区是\color{red}{由程序员动态分配和释放的},如果程序员不释放,程序结束后,可能由操作系统回收
.主要作用

1:OC中使用\color{red}{alloc}或者\color{red}{new}开辟空间创建对象
2:C语言中使用malloc、calloc、realloc分配的空间,需要free释放

优缺点
.优点:灵活方便,数据适应面广泛
.缺点:需手动管理,速度慢、容易产生内存碎片

当需要访问堆中内存时,\color{red}{一般需要先通过对象读取到栈区的指针地址,然后通过指针地址访问堆区}

*全局区(静态区,即.bss & .data)

.全局区是\color{red}{编译时分配的内存空间},在iOS中一般以\color{red}{0x1开头}
.在程序运行过程中,此内存中的数据一直存在,\color{red}{程序结束后由系统释放}
.主要作用

1:\color{red}{未初始化的}全局变量和静态变量,即BSS区(.bss)
2:\color{red}{已初始化的}全局变量和静态变量,即数据区(.data)
「其中,全局变量是指变量值可以在运行时被动态修改,而静态变量是static修饰的变量,包含静态局部变量和静态全局变量」

*常量区(即.rodata)

常量区是\color{red}{编译时分配的内存空间}\color{red}{在程序结束后由系统释放}

主要存放:已经使用了的,\color{red}{且没有指向的字符串常量}
「字符串常量因为可能在程序中被多次使用,所以`在程序运行之前就会提前分配内存」

*代码区(即.text)

代码区是编译时分配
主要用于存放程序运行时的代码
代码会被编译成二进制存进\color{red}{该区(machO在这里)}

*内存五大区验证

运行下面一段代码,看看变量在内存中是如何分配的

- (void)test{
 
    NSInteger i = 123;
    NSLog(@"i的内存地址:%p", &i);
    
    NSString *string = @"CJL 初恋啊";
    NSLog(@"string的内存地址:%p", string);
    NSLog(@"&string的内存地址:%p", &string);
    
    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
    NSLog(@"obj的内存地址:%p", obj);
    NSLog(@"&obj的内存地址:%p", &obj);  
}

运行结果如下

对于局部变量i,从地址可以看出是0x7开头,所以i存放在栈区

对于字符串对象string,分别打印了string的对象地址 和 string对象的指针地址
string的对象地址是以0x1开头,说明是存放在常量区
string对象的指针地址是以0x7开头,说明是存放在栈区

对于alloc创建的对象obj,分别打印了obj的对象地址 和 obj对象的指针地址(可以参考前文的汇总图)
obj的对象地址是以0x6开头,说明是存放在堆区
obj对象的指针地址是以0x7开头,说明是存放在栈区

对于你 在我的灵魂深处...

*函数栈

函数栈又称为栈区,在内存中从高地址往低地址分配,与堆区相对
具体图示请查看文章最开始的图示

栈帧是指\color{red}{函数}(运行中且未完成)占用的一块独立的连续内存区域

应用中新创建的\color{red}{每个线程都有专用的栈空间},栈可以在线程期间自由使用。
\color{red}{而线程中}有千千万万的函数调用,这些函数共享\color{red}{这个进程}的这个栈空间。
每个函数所使用的栈空间是一个独立的栈帧,所有的栈帧就组成了这个线程完整的栈(\color{red}{这个栈又何尝不是一个栈帧})

函数调用是发生在栈上的,每个函数的相关信息(例如局部变量、调用记录等)都存储在一个栈帧中,每执行一次函数调用,就会生成一个与其相关的栈帧,然后将其栈帧压入函数栈,而当函数执行结束,则将此函数对应的栈帧出栈并释放掉

如下图所示,是经典图 - \color{red}{ARM的栈帧布局方式}

其中main stack frame为调用函数的栈帧

func1 stack frame为当前函数(被调用者)的栈帧

栈底在高地址,栈向下增长。

FP就是栈基址,它指向函数的栈帧起始地址

SP则是函数的栈指针,它指向栈顶的位置。

ARM压栈的顺序很是规矩(也比较容易被黑客攻破么),依次为当前函数指针PC、返回指针LR、栈指针SP、栈基址FP、传入参数个数及指针、本地变量和临时变量。如果函数准备调用另一个函数,跳转之前临时变量区先要保存另一个函数的参数。

ARM也可以用栈基址和栈指针明确标示栈帧的位置,栈指针SP一直移动,ARM的特点是,两个栈空间内的地址(SP+FP)前面,必然有两个代码地址(PC+LR)明确标示着调用函数位置内的某个地址。

*堆栈溢出

一般情况下应用程序是不需要考虑堆和栈的大小的,但是事实上堆和栈都不是无上限的,\color{red}{过多的递归会导致栈溢出,过多的alloc变量会导致堆溢出。}

所以预防堆栈溢出的方法:

(1)避免层次过深的递归调用;

(2)不要使用过多的局部变量,控制局部变量的大小;

(3)避免分配占用空间太大的对象,并及时释放;

(4)实在不行,适当的情景下调用系统API修改线程的堆栈大小;

*栈帧示例

描述下面代码的栈帧变化
栈帧程序示例


int Add(int x,int y) {
    int z = 0;
    z = x + y;
    return z;
}

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int ret = Add(a, b);
}

程序执行时栈区中栈帧的变化如下图所示


上一篇下一篇

猜你喜欢

热点阅读