Стековая и куча-память – разница между ними
Сара Чен
Ключевая разница между стековой и кучной памятью
- Стек — это линейная структура данных, тогда как куча — это иерархическая структура данных.
- Память стека никогда не станет фрагментированной, тогда как память кучи может стать фрагментированной, поскольку блоки памяти сначала выделяются, а затем освобождаются.
- Стек получает доступ только к локальным переменным, тогда как куча позволяет вам получать доступ к глобальным переменным.
- Размер переменных стека нельзя изменить, тогда как размер переменных кучи можно изменить.
- Память стека выделяется в виде непрерывного блока, тогда как память кучи выделяется в любом случайном порядке.
- Стек не требует отмены выделения переменных, тогда как в куче требуется освобождение от распределения.
- Распределение и освобождение стека выполняются инструкциями компилятора, тогда как распределение и освобождение кучи выполняются программистом.
Что такое стек?
Стек — это специальная область памяти компьютера, в которой хранятся временные переменные, созданные функцией. В стеке переменные объявляются, сохраняются и инициализируются во время выполнения.
Это временное запоминающее устройство. Когда вычислительная задача будет завершена, память переменной будет автоматически удалена. Раздел стека в основном содержит методы, локальные переменные и ссылочные переменные.
Что такое куча?
Куча — это память, используемая языками программирования для хранения глобальных переменных. По умолчанию все глобальные переменные хранятся в куче памяти. Он поддерживает динамическое выделение памяти.
Куча не управляется автоматически и не так жестко контролируется процессором. Это больше похоже на свободно плавающую область памяти.
Ключевые различия между стеком и кучей
| Параметр | Стек | куча |
|---|---|---|
| Тип структур данных | Стек — это линейная структура данных. | Куча — это иерархическая структура данных. |
| Скорость доступа | Скоростной доступ | Медленнее по сравнению со стеком |
| Управление пространством | Операционная система эффективно управляет пространством, поэтому память никогда не будет фрагментирована. | Пространство кучи используется не так эффективно. Память может стать фрагментированной, поскольку блоки памяти сначала выделяются, а затем освобождаются. |
| О компании | Только локальные переменные | Это позволяет вам получить глобальный доступ к переменным. |
| Ограничение размера пространства | Ограничение на размер стека зависит от ОС. | Не имеет конкретного ограничения на размер памяти. |
| Изменение размера | Размер переменных нельзя изменить | Размер переменных можно изменить. |
| Выделение памяти | Память выделяется в непрерывном блоке. | Память выделяется в любом случайном порядке. |
| Распределение и освобождение | Автоматически выполняется инструкциями компилятора. | Это делается вручную программистом. |
| Распределение | Не требует освобождения переменных. | Необходимо явное освобождение от распределения. |
| Цена | Less | Ещё |
| Реализация | Стек может быть реализован тремя способами: на основе простого массива, с использованием динамической памяти и на основе связанного списка. | Куча может быть реализована с использованием массива и деревьев. |
| Главная проблема | Нехватка памяти | Фрагментация памяти |
| Местонахождение ссылки | Автоматические инструкции времени компиляции. | Адекватный |
| Трансформируемость | Исправленный размер | Изменение размера возможно |
| Время доступа | Быстрее | Помедленнее |
Преимущества использования стека
Вот плюсы/преимущества использования стека:
- Помогает вам управлять данными с помощью метода «Последним поступило — первым отправлено» (LIFO), что невозможно при использовании связанного списка и массива.
- Когда функция вызывается, локальные переменные сохраняются в стеке и автоматически уничтожаются после возврата.
- Стек используется, когда переменная не используется вне этой функции.
- Это позволяет вам контролировать выделение и освобождение памяти.
- Стек автоматически очищает объект.
- Не легко испортить
- Размер переменных не может быть изменен.
Преимущества использования кучи
Плюсы/преимущества использования кучи памяти:
- Куча поможет вам найти наибольшее и минимальное число.
- Сборка мусора выполняется в куче, чтобы освободить память, используемую объектом.
- Метод кучи также используется в очереди приоритетов.
- Это позволяет вам получить глобальный доступ к переменным.
- Куча не имеет ограничений на размер памяти.
Недостатки использования стека
Минусы/недостатки использования стековой памяти:
- Память стека очень ограничена.
- Создание слишком большого количества объектов в стеке может увеличить риск его переполнения.
- Произвольный доступ невозможен.
- Хранилище переменных будет перезаписано, что иногда приводит к неопределенному поведению функции или программы.
- Стек выйдет за пределы области памяти, что может привести к ненормальному завершению.
Недостатки использования кучи
Минусы/недостатки использования памяти Heaps:
- Он может предоставить максимальный объем памяти, который может предоставить ОС.
- Для расчета требуется больше времени.
- Управление памятью в куче более сложное, поскольку оно используется глобально.
- Выполнение занимает слишком много времени по сравнению со стеком.
Когда использовать кучу или стек?
Вам следует использовать кучу, когда вам нужно выделить большой блок памяти. Например, вы хотите создать массив большого размера или большую структуру, чтобы эта переменная сохранялась в течение длительного времени, тогда вам следует разместить ее в куче.
Однако, если вы работаете с относительно небольшими переменными, они необходимы только до тех пор, пока функция, использующая их, не будет активна. Тогда вам нужно использовать стек, что быстрее и проще.
