Stack vs. Heap-Speicher – Unterschied zwischen ihnen

Hauptunterschied zwischen Stapel- und Heapspeicher

Stack ist eine lineare Datenstruktur, wohingegen Heap eine hierarchische Datenstruktur ist.
Der Stapelspeicher wird niemals fragmentiert, wohingegen der Heap-Speicher fragmentiert werden kann, da Speicherblöcke zuerst zugewiesen und dann freigegeben werden.
Stack greift nur auf lokale Variablen zu, während Heap Ihnen den globalen Zugriff auf Variablen ermöglicht.
Die Größe von Stack-Variablen kann nicht geändert werden, während die Größe von Heap-Variablen geändert werden kann.
Der Stapelspeicher wird in einem zusammenhängenden Block zugewiesen, während der Heap-Speicher in beliebiger zufälliger Reihenfolge zugewiesen wird.
Bei Stack ist es nicht erforderlich, die Zuweisung von Variablen aufzuheben, wohingegen beim Heap eine Aufhebung der Zuweisung erforderlich ist.
Die Stapelzuweisung und -freigabe erfolgt durch Compileranweisungen, während die Heap-Zuweisung und -Freigabe durch den Programmierer erfolgt.

Was ist ein Stapel?

Ein Stapel ist ein spezieller Bereich im Arbeitsspeicher des Computers, in dem von einer Funktion erstellte temporäre Variablen gespeichert werden. Im Stack werden Variablen zur Laufzeit deklariert, gespeichert und initialisiert.

Es handelt sich um einen temporären Speicher. Wenn die Rechenaufgabe abgeschlossen ist, wird der Speicher der Variablen automatisch gelöscht. Der Stapelabschnitt enthält hauptsächlich Methoden, lokale Variablen und Referenzvariablen.

Was ist Haufen?

Der Heap ist ein Speicher, der von Programmiersprachen zum Speichern globaler Variablen verwendet wird. Standardmäßig werden alle globalen Variablen im Heap-Speicherbereich gespeichert. Es unterstützt die dynamische Speicherzuweisung.

Der Heap wird nicht automatisch für Sie verwaltet und wird von der CPU nicht so streng verwaltet. Es handelt sich eher um einen frei schwebenden Bereich der Erinnerung.

Hauptunterschiede zwischen Stack und Heap

Parameter	Stapeln	Heap
Art der Datenstrukturen	Ein Stack ist eine lineare Datenstruktur.	Heap ist eine hierarchische Datenstruktur.
Zugriffsgeschwindigkeit	Hochgeschwindigkeitszugang	Langsamer im Vergleich zum Stapel
Raum-Management	Der Speicherplatz wird vom Betriebssystem effizient verwaltet, sodass der Speicher niemals fragmentiert wird.	Heap-Speicherplatz wird nicht so effizient genutzt. Der Speicher kann fragmentiert werden, da Speicherblöcke zunächst zugewiesen und dann freigegeben werden.
Zugriff auf	Nur lokale Variablen	Es ermöglicht Ihnen den globalen Zugriff auf Variablen.
Begrenzung der Raumgröße	Beschränkung der Stapelgröße abhängig vom Betriebssystem.	Es gibt keine bestimmte Begrenzung der Speichergröße.
Resize	Variablen können nicht in der Größe geändert werden	Variablen können in der Größe geändert werden.
Speicherzuweisung	Der Speicher wird in einem zusammenhängenden Block zugewiesen.	Der Speicher wird in beliebiger zufälliger Reihenfolge zugewiesen.
Zuteilung und Aufhebung der Zuteilung	Wird automatisch durch Compileranweisungen durchgeführt.	Dies erfolgt manuell durch den Programmierer.
Aufhebung der Zuweisung	Es ist nicht erforderlich, Variablen zuzuordnen.	Eine explizite Aufhebung der Zuordnung ist erforderlich.
Kosten	Less	Mehr
Umsetzung	Ein Stapel kann auf drei Arten implementiert werden: einfach auf Array-Basis, mit dynamischem Speicher und auf Basis verknüpfter Listen.	Heap kann mithilfe von Arrays und Bäumen implementiert werden.
Hauptproblem	Mangel an Gedächtnis	Speicherfragmentierung
Referenzort	Automatische Anweisungen zur Kompilierzeit.	Ausreichend
Flexibilität	Feste Größe	Eine Größenänderung ist möglich
Zugriffszeit	Schneller	Langsamer

Vorteile der Verwendung von Stack

Hier sind die Vor- und Vorteile der Verwendung von Stack:

Hilft Ihnen, die Daten in einer LIFO-Methode (Last In First Out) zu verwalten, was mit verknüpften Listen und Arrays nicht möglich ist.
Wenn eine Funktion aufgerufen wird, werden die lokalen Variablen in einem Stapel gespeichert und dieser nach der Rückgabe automatisch zerstört.
Ein Stapel wird verwendet, wenn eine Variable nicht außerhalb dieser Funktion verwendet wird.
Damit können Sie steuern, wie Speicher zugewiesen und freigegeben wird.
Stack bereinigt das Objekt automatisch.
Nicht leicht zu beschädigen
Variablen können nicht in der Größe geändert werden.

Vorteile der Verwendung von Heap

Vorteile/Vorteile der Verwendung von Heap-Speicher sind:

Heap hilft Ihnen, die größte und minimale Anzahl zu finden
Die Garbage Collection wird im Heap-Speicher ausgeführt, um den vom Objekt verwendeten Speicher freizugeben.
Heap-Methode, die auch in der Priority Queue verwendet wird.
Es ermöglicht Ihnen den globalen Zugriff auf Variablen.
Heap hat keine Begrenzung der Speichergröße.

Nachteile der Verwendung von Stack

Nachteile/Nachteile der Verwendung von Stapelspeicher sind:

Der Stapelspeicher ist sehr begrenzt.
Das Erstellen zu vieler Objekte auf dem Stapel kann das Risiko eines Stapelüberlaufs erhöhen.
Ein wahlfreier Zugriff ist nicht möglich.
Der Variablenspeicher wird überschrieben, was manchmal zu undefiniertem Verhalten der Funktion oder des Programms führt.
Der Stapel wird außerhalb des Speicherbereichs liegen, was zu einer abnormalen Beendigung führen kann.

Nachteile der Verwendung von Heap

Vor- und Nachteile der Verwendung von Heaps-Speicher sind:

Es kann den maximalen Speicher bereitstellen, den ein Betriebssystem bereitstellen kann
Die Berechnung nimmt mehr Zeit in Anspruch.
Die Speicherverwaltung ist im Heap-Speicher komplizierter, da er global verwendet wird.
Die Ausführung dauert im Vergleich zum Stapel zu lange.

Wann sollte der Heap oder Stack verwendet werden?

Sie sollten Heap verwenden, wenn Sie einen großen Speicherblock zuweisen müssen. Wenn Sie beispielsweise ein großes Array oder eine große Struktur erstellen möchten, um diese Variable über einen längeren Zeitraum beizubehalten, sollten Sie sie auf dem Heap zuweisen.

Wenn Sie jedoch mit relativ kleinen Variablen arbeiten, sind diese nur erforderlich, bis die Funktion, die sie verwendet, aktiv ist. Dann müssen Sie den Stapel verwenden, der schneller und einfacher ist.