最近由於排查問題，順便對ios的記憶體管理，尤其是malloc庫稍微深入地了解一下，在這裡整理出來，和大家分享一下。
在接觸ios開發的時候，我們都知道「引用計數」的概念，也知道arc和mrr，但其實這僅僅是對堆記憶體上物件的記憶體管理。用wwdc某session裡的話說，這其實只是記憶體管理的冰山一角。
在記憶體管理方面，其實ios和其它作業系統總體上來說是大同小異的，大的框架原理基本相似，小的細節有所創新和不同。
而對於一般的iphone，實際物理記憶體都在1g左右，對於超大的記憶體需求怎麼辦呢？其實這也是和其它作業系統一樣的道理，都由系統核心維護一套虛擬記憶體系統。但這裡需要注意的是ios的虛存系統原則略有不同，最截然不同的地方就是當物理記憶體緊張情況時的處理。
如上所述，ios在外存沒有交換區，沒有記憶體頁換出的過程。
通常，我們會在需要新物件的時候，進行 [nsobject alloc]呼叫，而釋放物件時需要release（arc會自動幫你做到這些）。
從蘋果公開的malloc原始碼上來看，malloc的原理大致如下：
malloc記憶體分配基於malloc zone，並將記憶體分配按大小分為nano、tiny、small、large幾種型別，申請時按需進行最適分配
malloc在首次呼叫時，初始化default zone，在64位情況下，會初始化default zone為nano zone，同時初始化乙個scalable zone作為helper zone，nano zone負責nano大小的分配，scalable zone則負責tiny、small和large記憶體的分配
每次malloc時，根據傳入的size引數，優先交給nano zone做分配處理，如果大小不在nano範圍，則轉交給helper zone處理。
（截圖自
下面分別對nano zone和scalable zone上分配記憶體的原始碼做簡要解讀（由於蘋果open source的**是針對os x的特定版本，具體細節可能與ios上有所不同，如位址空間分布）。
在支援64位的條件按下，malloc優先考慮nano malloc，負責對256b以下小記憶體分配，單位是16b。
nano zone分配記憶體的位址空間範圍是0x00006nnnnnnnnnnn（osx上64位情況），將位址空間從大到小一次分為magazine、band和slot幾個級別。
分配過程：
其實從快取獲取空餘記憶體和釋放記憶體時都會對指向這篇記憶體區域的指標進行檢查，如果有類似位址不對齊、未釋放/多次釋放、所屬位址與預期的mag、slot不匹配等情況都會以報錯結束。
下圖是我根據個人理解梳理出來的乙個關係圖，圖中標出了nanozone_t、meta_data_t等相關結構的關鍵字段畫了出來（osx）。
除了分配和釋放，系統記憶體吃緊時，nano zone需將cache的記憶體區塊還給系統，這主要是通過對各個slot對應的meta data上掛著的空閒鍊錶上記憶體區塊**來完成。
對於超出nano大小範圍或者不支援nano分配的，直接會在scalable zone（下文簡稱szone）上分配記憶體。由於szone上的記憶體分配比起nano分配要較為複雜，細節繁多，下面僅作簡要介紹，感興趣的同學可以直接閱讀原始碼。
在szone上分配的記憶體包括tiny、small和large三大類，其中tiny和small的分配、釋放過程大致相同，large型別有自己的方式管理。
而tiny、small的方式也依然遵循nano分配中的原則，新記憶體從系統申請並分配，free後按照大小以特定的形式快取起來，供後續分配使用。這裡的分配在region上進行，region和nano malloc裡的band概念極為相似，但不同的是位址空間未必連續，而且每個region都有自己的點陣圖等描述資訊。和nano，一樣每個cpu有乙個magazine，除此之外還分配了乙個index為-1的magazine作為後備之用。
下面是乙個簡圖。
以tiny的情況為例，分配時：
free時：
而large的情況，malloc以頁為單位申請和分配記憶體，不區分magazine，szone統一維護乙個hash table管理已申請的記憶體。而且由於記憶體區域都比較龐大，只快取總量2g的區塊，分為16個元素，每個最大為128m。large相關的結構相對簡單，就不特意畫圖了。
綜上，ios記憶體管理和malloc庫的原始碼整理到此。如果發現分析得有紕繆的地方或者描述不完整的請不吝指出，歡迎隨時交流。
ata）
iOS記憶體管理和malloc原始碼解讀
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