スタックメモリとヒープメモリ

スタックメモリとヒープメモリの主な違い

スタックは線形データ構造ですが、ヒープは階層型データ構造です。
スタックメモリは断片化することはありませんが、ヒープメモリはメモリのブロックが最初に割り当てられ、その後解放されるため断片化する可能性があります。
スタックはローカル変数にのみアクセスしますが、ヒープでは変数にグローバルにアクセスできます。
スタック変数のサイズは変更できませんが、ヒープ変数のサイズは変更できます。
スタックメモリは連続したブロックに割り当てられますが、ヒープメモリはランダムな順序で割り当てられます。
スタックでは変数の割り当てを解除する必要はありませんが、ヒープでは割り当ての解除が必要です。
スタックの割り当てと割り当て解除はコンパイラの命令によって行われますが、ヒープの割り当てと割り当て解除はプログラマによって行われます。

スタックとは何ですか?

スタックは、関数によって作成された一時変数を保存するコンピューターのメモリの特別な領域です。スタックでは、変数は実行時に宣言、保存、初期化されます。

一時的に保存するメモリです。計算タスクが完了すると、変数のメモリは自動的に消去されます。スタックセクションには、主にメソッド、ローカル変数、および参照変数が含まれます。

ヒープとは？

ヒープは、プログラミング言語がグローバル変数を保存するために使用するメモリです。デフォルトでは、すべてのグローバル変数はヒープメモリ領域に格納されます。動的メモリ割り当てをサポートします。

ヒープは自動的に管理されず、CPU によって厳密に管理されません。これはメモリの浮遊領域に似ています。

スタックとヒープの主な違い

	スタック	ヒープ
データ構造の種類	スタックは線形データ構造です。	ヒープは階層的なデータ構造です。
アクセス速度	高速アクセス	スタックに比べて遅い
スペース管理	スペースは OS によって効率的に管理されるため、メモリが断片化することはありません。	ヒープ領域が効率的に使用されていません。メモリは、メモリのブロックが最初に割り当てられ、その後解放されるため断片化されることがあります。
アクセス	ローカル変数のみ	これにより、変数にグローバルにアクセスできるようになります。
スペースサイズの制限	スタックサイズの制限は OS に依存します。	メモリサイズに特別な制限はありません。
リサイズ	変数のサイズは変更できません	変数のサイズは変更できます。
メモリ割り当て	メモリは連続したブロックに割り当てられます。	メモリはランダムな順序で割り当てられます。
割り当てと割り当て解除	コンパイラ命令によって自動的に実行されます。	これはプログラマーによって手動で行われます。
割り当て解除	変数の割り当てを解除する必要はありません。	明示的な割り当て解除が必要です。
費用	Less	その他
製品の導入	スタックは、単純な配列ベース、動的メモリの使用、およびリンクリストベースの 3 つの方法で実装できます。	ヒープは配列とツリーを使用して実装できます。
主な問題	メモリ不足	メモリの断片化
参照の場所	自動コンパイル時の指示。	十分な
柔軟性	固定サイズ	サイズ変更可能です
アクセス時間	速く	もっとゆっくり

Stackを使用する利点

スタックを使用する利点は次のとおりです。

リンクリストや配列では不可能な後入れ先出し (LIFO) メソッドでデータを管理するのに役立ちます。
関数が呼び出されると、ローカル変数はスタックに格納され、返されると自動的に破棄されます。
スタックは、変数がその関数の外で使用されない場合に使用されます。
これにより、メモリの割り当ておよび割り当て解除の方法を制御できます。
スタックはオブジェクトを自動的にクリーンアップします。
壊れにくい
変数のサイズは変更できません。

ヒープを使用する利点

ヒープメモリを使用する利点は次のとおりです。

ヒープは最大値と最小値を見つけるのに役立ちます
ガベージコレクションはヒープメモリ上で実行され、オブジェクトによって使用されているメモリを解放します。
Priority Queueでも使用されるヒープ方式。
これにより、変数にグローバルにアクセスできるようになります。
ヒープにはメモリサイズに制限がありません。

スタックを使用するデメリット

スタックメモリを使用する場合の短所と欠点は次のとおりです。

スタックメモリは非常に限られています。
スタック上に作成するオブジェクトが多すぎると、スタックオーバーフローのリスクが高まる可能性があります。
ランダムアクセスは出来ません。
変数ストレージは上書きされ、関数やプログラムの未定義の動作が発生することがあります。
スタックがメモリ領域外に落ちてしまい、異常終了する可能性があります。

ヒープを使用するデメリット

ヒープメモリを使用する場合の短所と欠点は次のとおりです。

OSが提供できる最大のメモリを提供できます
計算にはさらに時間がかかります。
ヒープメモリはグローバルに使用されるため、メモリ管理がより複雑になります。
スタックに比べて実行に時間がかかりすぎます。

ヒープまたはスタックをいつ使用するか?

大きなメモリブロックを割り当てる必要がある場合は、ヒープを使用する必要があります。たとえば、変数を長期間保持するために大きなサイズの配列または大きな構造体を作成したい場合は、それをヒープ上に割り当てる必要があります。

ただし、比較的小さな変数を使用している場合は、それらの変数を使用する関数が有効になるまでのみ必要となります。その場合は、より速くて簡単なスタックを使用する必要があります。

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