[Swift] 메모리 구조

[Swift] Class와 Struct의 차이점?

Using Structs over Classes in Swift Isn’t as Safe as You Think It is

iOS) 메모리 구조 (Code, Data, Stack, Heap)

Swift의 메모리 구조

• OS는 총 4가지의 메모리 영역을 가진다
  • Code
  • Data
  • Heap
  • Stack

 

1. Code 영역

• 컴파일 타임에 결정된다.
• 개발자가 작성한 소스 코드가 기계어 형태로 저장되는 영역
• 중간에 코드가 변경되지 않도록 read-only 형태로 저장된다.

 

2. Data 영역

• 컴파일 타임에 결정된다.
• 정적(static) 변수, 전역 변수 들이 저장되는 영역
• 프로그램 시작 시 할당, 프로그램 종료 시 해제
• 실행 도중 변수 값이 변경될 수 있기에 read-write 형태로 저장된다.

struct Person {
	static let name: String = "park" //정적 변수 -> data 영역에 저장
}

var name: String? // 전역 변수 -> data 영역에 저장

 

3. Heap 할당

• 컴파일 단계에서 생성과 해제를 알 수 없는 '참조' 타입의 객체가 할당된다.
  • '런타임' 시에 결정되는 영역 (4가지 영역 중 유일하게 런타임 시에 결정됨)
  • '동적 할당' 되는 객체들 
  • 데이터의 크기가 확실하지 않을 때 사용하는 영역
  • 즉, class 객체나 closure같은 참조타입들이 할당됨.
• 메모리 할당, 해제가 하나의 명령어로 처리되지 않기 때문에 관리가 어렵다.
  • Heap은 참조 계산도 해줘야 하기 때문에 Stack보다 복잡하다.
  • swift에서 이러한 참조 계산을 통한 메모리 해제를 자동으로 해주는 것이 ARC이다.
• Heap은 스레드들이 공유하는 영역이기 때문에 thread-safety하지 않다.
  • 이를 관리하기 위해 lock과 같은 자원이 필요하고 이것이 오버헤드로 이어진다.

 

4. Stack 할당

• LIFO형태의 자료구조로 가장 마지막에 들어간 객체가 가장 먼저 나오게 된다.
  • 자료 구조의 특성상 하나의 명령어로 메모리 할당, 해제가 가능하다.
• 컴파일 단계에서 언제 생성되고 해제되는지 알 수 있는 struct와 같은 값들이 저장된다.
  • 단, struct가 protocol을 채택하는 경우엔 heap 영역에 저장됨 
  • 그 외에 지역 변수, 매개변수, 반환값 등이 저장된다.
  • 함수가 종료되면 저장된 메모리도 해제 된다.
• 컴파일 타임에 영역이 결정되기 때문에 무한히 할당이 불가능하다.
  • 영역이 한정되어 있기 때문에 큰 메모리는 할당할 수 없다.
• 스레드 별로 독립적인 Stack 영역을 가지고 있기 때문에 thread-safety 하다
  • 즉, struct는 항상 unique한 copy만 생성되기 때문에, 이것이 곧 thread 별로 항상 동시에 하나의 독립적인 instance만 가지게 해주어서, thread-safe하게 만들어준다.
• 위의 특징들 덕에 Heap의 값을 쓰는 것보다 빠르다.

    func add(a: Int, b: Int) -> Int { //파라미터 a, b 스택에 할당
        let result = a + b //지역변수 result 스택에 할당
        return result
    }