Bộ nhớ ngăn xếp và bộ nhớ Heap – Sự khác biệt giữa chúng
Sarah Chen
Sự khác biệt chính giữa bộ nhớ ngăn xếp và bộ nhớ Heap
- Stack là cấu trúc dữ liệu tuyến tính trong khi Heap là cấu trúc dữ liệu phân cấp.
- Bộ nhớ ngăn xếp sẽ không bao giờ bị phân mảnh trong khi bộ nhớ Heap có thể bị phân mảnh khi các khối bộ nhớ được phân bổ lần đầu tiên và sau đó được giải phóng.
- Stack chỉ truy cập các biến cục bộ trong khi Heap cho phép bạn truy cập các biến trên toàn cầu.
- Biến ngăn xếp không thể thay đổi kích thước trong khi biến Heap có thể thay đổi kích thước.
- Bộ nhớ ngăn xếp được phân bổ theo khối liền kề trong khi bộ nhớ Heap được phân bổ theo bất kỳ thứ tự ngẫu nhiên nào.
- Ngăn xếp không yêu cầu phân bổ lại các biến trong khi cần phân bổ lại Heap.
- Việc phân bổ và phân bổ ngăn xếp được thực hiện bằng các hướng dẫn của trình biên dịch trong khi việc phân bổ và phân bổ Heap được thực hiện bởi lập trình viên.
Ngăn xếp là gì?
Ngăn xếp là một vùng đặc biệt của bộ nhớ máy tính, nơi lưu trữ các biến tạm thời được tạo bởi một hàm. Trong ngăn xếp, các biến được khai báo, lưu trữ và khởi tạo trong thời gian chạy.
Đó là bộ nhớ lưu trữ tạm thời. Khi tác vụ tính toán hoàn tất, bộ nhớ của biến sẽ tự động bị xóa. Phần ngăn xếp chủ yếu chứa các phương thức, biến cục bộ và biến tham chiếu.
Đống là gì?
Heap là bộ nhớ được các ngôn ngữ lập trình sử dụng để lưu trữ các biến toàn cục. Theo mặc định, tất cả các biến toàn cục được lưu trữ trong không gian bộ nhớ heap. Nó hỗ trợ phân bổ bộ nhớ động.
Vùng heap không được quản lý tự động cho bạn và không được CPU quản lý chặt chẽ. Nó giống một vùng ký ức trôi nổi tự do hơn.
Sự khác biệt chính giữa Stack và Heap
| Tham số | Sắp xếp | ban ơn |
|---|---|---|
| Kiểu cấu trúc dữ liệu | Ngăn xếp là một cấu trúc dữ liệu tuyến tính. | Heap là một cấu trúc dữ liệu phân cấp. |
| Tốc độ truy cập | Truy cập tốc độ cao | Chậm hơn so với ngăn xếp |
| Quản lý không gian | Không gian được hệ điều hành quản lý hiệu quả nên bộ nhớ sẽ không bao giờ bị phân mảnh. | Không gian Heap không được sử dụng hiệu quả Bộ nhớ có thể bị phân mảnh khi các khối bộ nhớ được phân bổ lần đầu tiên và sau đó được giải phóng. |
| Truy Cập | Chỉ các biến cục bộ | Nó cho phép bạn truy cập các biến trên toàn cầu. |
| Giới hạn kích thước không gian | Giới hạn kích thước ngăn xếp tùy thuộc vào hệ điều hành. | Không có giới hạn cụ thể về kích thước bộ nhớ. |
| Thay đổi kích thước | Các biến không thể thay đổi kích thước | Các biến có thể được thay đổi kích thước. |
| Cấp phát bộ nhớ | Bộ nhớ được phân bổ trong một khối liền kề. | Bộ nhớ được phân bổ theo thứ tự ngẫu nhiên. |
| Phân bổ và phân bổ | Tự động thực hiện theo hướng dẫn của trình biên dịch. | Nó được thực hiện thủ công bởi lập trình viên. |
| Phân bổ | Không yêu cầu phân bổ lại các biến. | Cần phải phân bổ lại rõ ràng. |
| Chi phí | Less | Xem thêm |
| Triển khai hệ thống | Một ngăn xếp có thể được triển khai theo 3 cách dựa trên mảng đơn giản, sử dụng bộ nhớ động và dựa trên danh sách liên kết. | Heap có thể được thực hiện bằng cách sử dụng mảng và cây. |
| Vấn đề chính | Thiếu bộ nhớ | Phân mảnh bộ nhớ |
| Địa phương tham khảo | Hướng dẫn thời gian biên dịch tự động. | Đầy đủ |
| Linh hoạt | Kích thước cố định | Có thể thay đổi kích thước |
| Thời gian truy cập | Nhanh hơn | Chậm hơn |
Ưu điểm của việc sử dụng Stack
Dưới đây là những ưu/lợi ích của việc sử dụng ngăn xếp:
- Giúp bạn quản lý dữ liệu theo phương pháp Vào trước ra trước (LIFO) mà danh sách và mảng được liên kết không thể thực hiện được.
- Khi một hàm được gọi, các biến cục bộ được lưu trữ trong một ngăn xếp và nó sẽ tự động bị hủy sau khi được trả về.
- Ngăn xếp được sử dụng khi một biến không được sử dụng bên ngoài hàm đó.
- Nó cho phép bạn kiểm soát cách phân bổ và giải phóng bộ nhớ.
- Stack tự động dọn sạch đối tượng.
- Không dễ bị hỏng
- Các biến không thể thay đổi kích thước.
Ưu điểm của việc sử dụng Heap
Ưu điểm/lợi ích của việc sử dụng bộ nhớ heap là:
- Heap giúp bạn tìm số lớn nhất và số nhỏ nhất
- Bộ sưu tập rác chạy trên bộ nhớ heap để giải phóng bộ nhớ được đối tượng sử dụng.
- Phương pháp heap cũng được sử dụng trong Hàng đợi ưu tiên.
- Nó cho phép bạn truy cập các biến trên toàn cầu.
- Heap không có bất kỳ giới hạn nào về kích thước bộ nhớ.
Nhược điểm của việc sử dụng Stack
Nhược điểm/Hạn chế của việc sử dụng bộ nhớ Stack là:
- Bộ nhớ ngăn xếp rất hạn chế.
- Tạo quá nhiều đối tượng trên ngăn xếp có thể làm tăng nguy cơ tràn ngăn xếp.
- Truy cập ngẫu nhiên là không thể.
- Bộ nhớ biến sẽ bị ghi đè, điều này đôi khi dẫn đến hành vi không xác định của chức năng hoặc chương trình.
- Ngăn xếp sẽ rơi ra ngoài vùng bộ nhớ, điều này có thể dẫn đến việc chấm dứt bất thường.
Nhược điểm của việc sử dụng Heap
Nhược điểm/nhược điểm của việc sử dụng bộ nhớ Heaps là:
- Nó có thể cung cấp bộ nhớ tối đa mà hệ điều hành có thể cung cấp
- Phải mất nhiều thời gian hơn để tính toán.
- Việc quản lý bộ nhớ phức tạp hơn trong bộ nhớ heap vì nó được sử dụng trên toàn cầu.
- Mất quá nhiều thời gian thực hiện so với ngăn xếp.
Khi nào nên sử dụng Heap hoặc stack?
Bạn nên sử dụng heap khi cần phân bổ một khối bộ nhớ lớn. Ví dụ: bạn muốn tạo một mảng có kích thước lớn hoặc cấu trúc lớn để giữ biến đó trong thời gian dài thì bạn nên phân bổ nó vào heap.
Tuy nhiên, nếu bạn đang làm việc với các biến tương đối nhỏ chỉ được yêu cầu cho đến khi hàm sử dụng chúng còn hoạt động. Sau đó, bạn cần sử dụng ngăn xếp, cách này nhanh hơn và dễ dàng hơn.
