Что такое стек?
Стек - это особая область памяти компьютера, в которой хранятся временные переменные, созданные функцией. В стеке переменные объявляются, сохраняются и инициализируются во время выполнения.
Это память для временного хранения. Когда вычислительная задача будет завершена, память переменной будет автоматически очищена. Раздел стека в основном содержит методы, локальные переменные и ссылочные переменные.
В этом руководстве вы узнаете,
- Что такое стек?
- Что такое куча?
- Ключевые различия между стеком и кучей
- Преимущества использования стека
- Преимущества использования Heap
- Недостатки использования стека
- Недостатки использования Heap
- Когда использовать кучу или стек?
Что такое куча?
Куча - это память, используемая языками программирования для хранения глобальных переменных. По умолчанию все глобальные переменные хранятся в памяти кучи. Он поддерживает динамическое выделение памяти.
Куча не управляется автоматически и не так жестко управляется ЦП. Это больше похоже на свободно плавающую область памяти.
КЛЮЧЕВАЯ РАЗНИЦА
- 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, в то время как Heap позволяет вам обращаться к переменным глобально.
- Переменные стека не могут быть изменены, тогда как переменные кучи можно изменять.
- Память стека выделяется в непрерывном блоке, тогда как память кучи выделяется в любом случайном порядке.
- В стеке не требуется освобождать переменные, тогда как в куче требуется освобождение.
- Выделение и освобождение стека выполняется инструкциями компилятора, тогда как выделение и освобождение кучи выполняется программистом.
Ключевые различия между стеком и кучей
| Параметр | Куча | 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 станет фрагментированной. | Пространство кучи используется не так эффективно. Память может стать фрагментированной, поскольку блоки памяти сначала выделяются, а затем освобождаются. |
| Доступ | Только локальные переменные | Это позволяет вам получить доступ к переменным глобально. |
| Ограничение размера пространства | Ограничение на размер стека зависит от ОС. | Не имеет конкретного ограничения на размер памяти. |
| Изменить размер | Размер переменных нельзя изменить | Размер переменных можно изменять. |
| Выделение памяти | Память выделяется непрерывным блоком. | Память распределяется в произвольном порядке. |
| Распределение и Распределение | Автоматически выполняется инструкциями компилятора. | Это делается вручную программистом. |
| Распределение | Не требует освобождения переменных. | Требуется явное освобождение. |
| Расходы | Меньше | Более |
| Выполнение | Стек может быть реализован тремя способами: на основе простого массива, с использованием динамической памяти и на основе связного списка. | Куча может быть реализована с использованием массива и деревьев. |
| Главная проблема | Нехватка памяти | Фрагментация памяти |
| Местонахождение ссылки | Автоматические инструкции времени компиляции. | Адекватный |
| Гибкость | Исправленный размер | Возможно изменение размера |
| Время доступа | Быстрее | Помедленнее |
Преимущества использования стека
Вот плюсы / преимущества использования стека:
- Помогает вам управлять данными в методе «последним вошел - первым ушел» (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, как выделяется и освобождается память.
- Стек автоматически очищает объект.
- Не легко повредить
- Размер переменных изменить нельзя.
Преимущества использования Heap
Плюсы / преимущества использования кучи памяти:
- Куча помогает найти наибольшее и минимальное количество
- Сборка мусора выполняется в памяти кучи, чтобы освободить память, используемую объектом.
- Метод кучи также используется в очереди приоритетов.
- Это позволяет вам получить доступ к переменным глобально.
- Куча не имеет ограничений на размер памяти.
Недостатки использования стека
Минусы / недостатки использования памяти стека:
- Стековая память очень ограничена.
- Создание слишком большого количества объектов в стеке может увеличить риск переполнения стека.
- 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 аварийному завершению работы.
Недостатки использования Heap
Минусы / недостатки использования памяти Heaps:
- Он может обеспечить максимальный объем памяти, который может предоставить ОС.
- На вычисления уходит больше времени.
- В динамической памяти управление памятью сложнее, поскольку она используется глобально.
- Выполнение занимает слишком много времени по сравнению со стеком.
Когда использовать кучу или стек?
Вы должны использовать кучу, когда вам нужно выделить большой блок памяти. Например, вы хотите создать массив большого размера или большую структуру, чтобы хранить эту переменную в течение длительного времени, тогда вы должны разместить ее в куче.
Однако, если вы работаете с относительно небольшими переменными, которые требуются только до тех пор, пока функция, использующая их, не будет работать. Тогда вам нужно использовать стек, что быстрее и проще.