Stack vs Heap Memory – Διαφορά μεταξύ τους
Σάρα Τσεν
Βασική διαφορά μεταξύ στοίβας και μνήμης σωρού
- Το Stack είναι μια γραμμική δομή δεδομένων ενώ το Heap είναι μια ιεραρχική δομή δεδομένων.
- Η μνήμη στοίβας δεν θα κατακερματιστεί ποτέ, ενώ η μνήμη του σωρού μπορεί να κατακερματιστεί καθώς τα μπλοκ μνήμης πρώτα εκχωρούνται και στη συνέχεια ελευθερώνονται.
- Το Stack έχει πρόσβαση μόνο σε τοπικές μεταβλητές ενώ το Heap σάς επιτρέπει να έχετε πρόσβαση σε μεταβλητές καθολικά.
- Δεν είναι δυνατή η αλλαγή μεγέθους των μεταβλητών στοίβας, ενώ το μέγεθος των μεταβλητών στοίβας μπορεί να αλλάξει.
- Η μνήμη στοίβας εκχωρείται σε συνεχόμενο μπλοκ ενώ η μνήμη σωρού εκχωρείται με οποιαδήποτε τυχαία σειρά.
- Η στοίβα δεν απαιτεί αποκατανομή μεταβλητών, ενώ στο Heap απαιτείται αποκατανομή.
- Η κατανομή και η εκχώρηση στοίβας γίνονται από οδηγίες μεταγλωττιστή, ενώ η κατανομή και η κατανομή στοίβας γίνονται από τον προγραμματιστή.
Τι είναι μια Στοίβα;
Μια στοίβα είναι μια ειδική περιοχή της μνήμης του υπολογιστή που αποθηκεύει προσωρινές μεταβλητές που δημιουργούνται από μια συνάρτηση. Στη στοίβα, οι μεταβλητές δηλώνονται, αποθηκεύονται και αρχικοποιούνται κατά τη διάρκεια του χρόνου εκτέλεσης.
Είναι μια προσωρινή μνήμη αποθήκευσης. Όταν ολοκληρωθεί η υπολογιστική εργασία, η μνήμη της μεταβλητής θα διαγραφεί αυτόματα. Η ενότητα στοίβας περιέχει κυρίως μεθόδους, τοπική μεταβλητή και μεταβλητές αναφοράς.
Τι είναι το Heap;
Το heap είναι μια μνήμη που χρησιμοποιείται από τις γλώσσες προγραμματισμού για την αποθήκευση καθολικών μεταβλητών. Από προεπιλογή, όλες οι καθολικές μεταβλητές αποθηκεύονται στο χώρο μνήμης σωρού. Υποστηρίζει δυναμική εκχώρηση μνήμης.
Η διαχείριση του σωρού δεν γίνεται αυτόματα για εσάς και δεν ελέγχεται τόσο αυστηρά από την CPU. Είναι περισσότερο σαν μια ελεύθερη αιωρούμενη περιοχή μνήμης.
Βασικές διαφορές μεταξύ Stack και Heap
| Παράμετρος | Στοίβα | Σωρός |
|---|---|---|
| Τύπος δομών δεδομένων | Μια στοίβα είναι μια γραμμική δομή δεδομένων. | Το Heap είναι μια ιεραρχική δομή δεδομένων. |
| Ταχύτητα πρόσβασης | Πρόσβαση υψηλής ταχύτητας | Πιο αργό σε σύγκριση με το stack |
| Διαχείριση χώρου | Ο χώρος διαχειρίζεται αποτελεσματικά το λειτουργικό σύστημα, ώστε η μνήμη να μην κατακερματίζεται ποτέ. | Το Heap Space δεν χρησιμοποιείται τόσο αποτελεσματικά. Η μνήμη μπορεί να κατακερματιστεί καθώς τα μπλοκ μνήμης πρώτα εκχωρούνται και στη συνέχεια ελευθερώνονται. |
| πρόσβαση | Μόνο τοπικές μεταβλητές | Σας επιτρέπει να έχετε πρόσβαση σε μεταβλητές παγκοσμίως. |
| Όριο μεγέθους χώρου | Όριο μεγέθους στοίβας ανάλογα με το λειτουργικό σύστημα. | Δεν έχει συγκεκριμένο όριο στο μέγεθος της μνήμης. |
| Αλλαγή μεγέθους | Δεν είναι δυνατή η αλλαγή μεγέθους των μεταβλητών | Οι μεταβλητές μπορούν να αλλάξουν μέγεθος. |
| Εκχώρηση μνήμης | Η μνήμη εκχωρείται σε ένα συνεχόμενο μπλοκ. | Η μνήμη εκχωρείται με οποιαδήποτε τυχαία σειρά. |
| Κατανομή και Κατανομή | Γίνεται αυτόματα από οδηγίες μεταγλωττιστή. | Γίνεται χειροκίνητα από τον προγραμματιστή. |
| Κατανομή | Δεν χρειάζεται να κατανείμετε μεταβλητές. | Απαιτείται ρητή αποκατανομή. |
| Κόστος | Less | Περισσότερο |
| Εκτέλεση | Μια στοίβα μπορεί να υλοποιηθεί με 3 τρόπους με απλό πίνακα, χρησιμοποιώντας δυναμική μνήμη και συνδεδεμένη λίστα. | Το Heap μπορεί να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας πίνακα και δέντρα. |
| Κύριο θέμα | Έλλειψη μνήμης | Κατακερματισμός μνήμης |
| Τοποθεσία αναφοράς | Οδηγίες χρόνου αυτόματης μεταγλώττισης. | Επαρκής |
| Ευελιξία | Σταθερό μέγεθος | Είναι δυνατή η αλλαγή μεγέθους |
| Χρόνος πρόσβασης | Ταχύτερη | Βραδύτερη |
Πλεονεκτήματα της χρήσης Stack
Ακολουθούν τα πλεονεκτήματα/πλεονεκτήματα της χρήσης στοίβας:
- Σας βοηθά να διαχειριστείτε τα δεδομένα σε μια μέθοδο Last In First Out (LIFO), η οποία δεν είναι δυνατή με τη Συνδεδεμένη λίστα και πίνακα.
- Όταν καλείται μια συνάρτηση, οι τοπικές μεταβλητές αποθηκεύονται σε μια στοίβα και καταστρέφεται αυτόματα μόλις επιστραφεί.
- Μια στοίβα χρησιμοποιείται όταν μια μεταβλητή δεν χρησιμοποιείται εκτός αυτής της συνάρτησης.
- Σας επιτρέπει να ελέγχετε τον τρόπο με τον οποίο εκχωρείται και εκχωρείται η μνήμη.
- Η στοίβα καθαρίζει αυτόματα το αντικείμενο.
- Δεν αλλοιώνεται εύκολα
- Δεν είναι δυνατή η αλλαγή μεγέθους των μεταβλητών.
Πλεονεκτήματα της χρήσης του Heap
Τα πλεονεκτήματα/πλεονεκτήματα της χρήσης της μνήμης σωρού είναι:
- Το Heap σάς βοηθά να βρείτε τον μεγαλύτερο και τον ελάχιστο αριθμό
- Η συλλογή απορριμμάτων εκτελείται στη μνήμη σωρού για να ελευθερώσει τη μνήμη που χρησιμοποιείται από το αντικείμενο.
- Η μέθοδος σωρού χρησιμοποιείται επίσης στην ουρά προτεραιότητας.
- Σας επιτρέπει να έχετε πρόσβαση σε μεταβλητές παγκοσμίως.
- Το Heap δεν έχει κανένα όριο στο μέγεθος της μνήμης.
Μειονεκτήματα της χρήσης Stack
Τα μειονεκτήματα/μειονεκτήματα της χρήσης της μνήμης στοίβας είναι:
- Η μνήμη στοίβας είναι πολύ περιορισμένη.
- Η δημιουργία πάρα πολλών αντικειμένων στη στοίβα μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο υπερχείλισης στοίβας.
- Δεν είναι δυνατή η τυχαία πρόσβαση.
- Η μεταβλητή αποθήκευση θα αντικατασταθεί, γεγονός που μερικές φορές οδηγεί σε απροσδιόριστη συμπεριφορά της λειτουργίας ή του προγράμματος.
- Η στοίβα θα πέσει έξω από την περιοχή της μνήμης, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε μη φυσιολογικό τερματισμό.
Μειονεκτήματα της χρήσης του Heap
Τα μειονεκτήματα/μειονεκτήματα της χρήσης της μνήμης Heaps είναι:
- Μπορεί να παρέχει τη μέγιστη μνήμη που μπορεί να προσφέρει ένα λειτουργικό σύστημα
- Χρειάζεται περισσότερος χρόνος για τον υπολογισμό.
- Η διαχείριση της μνήμης είναι πιο περίπλοκη στη μνήμη σωρού καθώς χρησιμοποιείται παγκοσμίως.
- Χρειάζεται πολύς χρόνος στην εκτέλεση σε σύγκριση με τη στοίβα.
Πότε να χρησιμοποιήσετε το Heap ή το stack;
Θα πρέπει να χρησιμοποιείτε το heap όταν θέλετε να εκχωρήσετε ένα μεγάλο μπλοκ μνήμης. Για παράδειγμα, θέλετε να δημιουργήσετε έναν πίνακα μεγάλου μεγέθους ή μια μεγάλη δομή για να διατηρήσετε αυτήν τη μεταβλητή για μεγάλο χρονικό διάστημα, τότε θα πρέπει να την εκχωρήσετε στο σωρό.
Ωστόσο, εάν εργάζεστε με σχετικά μικρές μεταβλητές που απαιτούνται μόνο μέχρι να είναι ζωντανή η συνάρτηση που τις χρησιμοποιεί. Στη συνέχεια, πρέπει να χρησιμοποιήσετε τη στοίβα, η οποία είναι πιο γρήγορη και εύκολη.
