Rozdíl mezi zásobníky a haldy

Správa paměti je základní fenomén operačního systému používaného ke zpracování nebo správě primární paměti za účelem řízení přístupových práv k paměti v počítači. Cílem je zabránit jakémukoli procesu v přístupu k paměti, která mu dosud nebyla přidělena.

Operační systém přiděluje paměť pro každý proces, který je rozdělen do segmentů. Stack a Heap jsou dva způsoby přidělení paměti v operačním systému.

Segment zásobníku se používá k ukládání proměnných lokálních funkcí, které jsou vytvářeny automaticky, zatímco segment haldy se používá pro dynamicky přidělenou paměť.

Oba jsou uloženy v počítačové paměti RAM a během provádění programu se mohou růst a zmenšovat. Pojďme si tyto dva podrobně probrat a porovnat je, abychom pochopili, který z nich je lepší.

Co je Stack?

Stack segment je technika správy paměti, která se používá pro přidělování statické paměti. Jedná se o speciální oblast v paměti počítače, která se používá k ukládání proměnných lokálních funkcí. Když je funkce vyvolána, paměť je někde přidělena všem lokálním proměnným a můžete k nim přistupovat, jak znáte jejich umístění. Po ukončení funkce se paměťové bloky uvolní. Stack je jedním ze způsobů, jak efektivně implementovat tento proces. Představte si to jako základní datovou strukturu, kde jsou položky uspořádány na sobě jako hromada. Podobně lze k místním proměnným přistupovat tlačením a praskáním. Tlačení znamená přidání položek do zásobníku a vyskakování znamená načtení položek ze zásobníku. K položkám lze přistupovat ze zásobníku v pořadí poslední v první (LIFO).

Co je Heap?

Halda označuje velký fond paměti používaný pro dynamické přidělení paměti, což znamená, že paměť zůstává přidělena, dokud není program ukončen nebo dokud není paměť uvolněna. Paměť je přidělena náhodně, takže neexistuje snadný způsob přístupu k paměti. Na rozdíl od segmentu zásobníku jsou prvky uvolňovány v opačném pořadí, v jakém byly původně přiděleny. Zjednodušeně řečeno, paměť je přidělena programům na vyžádání a uvolněna, pokud již není potřeba. Prvky haldy jsou na sobě nezávislé, což znamená, že k nim lze přistupovat při spuštění programu a uvolnit při ukončení programu. Je to jako globální fond paměti používaný k ukládání globálních proměnných a mnoho proměnných, které na něj odkazují.

Rozdíl mezi zásobníky a haldy

Význam zásobníku a haldy

V počítačové architektuře je zásobník speciální oblastí paměti počítače, která je explicitně přidělena pro automatické proměnné. V programování je automatická proměnná lokální proměnná, což znamená, že rozsah proměnné je místní pro blok, ve kterém je deklarována. Paměť je automaticky přidělena těmto proměnným při vstupu do bloku a paměť je uvolněna při ukončení. Halda, na druhé straně, je část paměti počítače použitá pro dynamické přidělení paměti, což znamená, že bloky paměti jsou přidělovány a delokovány náhodným způsobem.

Přidělení paměti pro stack a haldy

Zásobník se používá k ukládání lokálních proměnných, jejichž rozsah je ve funkci definován. Z technického hlediska zásobník podporuje přidělení statické paměti, které odpovídá lokálním statickým proměnným a proměnným oboru. Paměť je přidělena před spuštěním programu, obvykle v době kompilace a použitá datová struktura se nazývá stack. Halda se naproti tomu používá pro dynamické přidělení paměti, což znamená, že paměť je přidělena ručně za běhu během provádění programu. Programy vyžadují paměť, obvykle pro přidání uzlu do datové struktury a v případě potřeby se vrací.

Přístup k zásobníku a haldy

Zásobník je spravován a optimalizován CPU a data jsou přístupná v pořadí LIFO (last-in-first-out). LIFO označuje metodu ukládání dat do paměti, ve které je poslední blok paměti uvolněn jako první a naopak. To umožňuje efektivní správu paměti. Naopak prvky haldy jsou na sobě navzájem nezávislé a k datům lze přistupovat libovolně, což znamená, že paměťový blok může být přidělen a uvolněn kdykoli bez ohledu na jejich pořadí. Na rozdíl od zásobníků nemají haldy žádný jednoznačný vzor pro alokaci a deallokaci paměťových bloků.

Proměnné v zásobníku a haldy

Paměť je spravována automaticky v zásobníku a proměnné jsou přidělovány a přidělovány automaticky, což znamená, že zásobník je vyhrazen pouze pro dočasné proměnné. Lokální proměnné se stanou aktivními, když je funkce vykonána a když je ukončena, promění proměnné mimo rozsah, což znamená, že rozsah proměnné je místní pro funkci a existuje, dokud je tato funkce vykonána. Na rozdíl od zásobníku se paměť přiděluje, když program běží v haldě, což z něj dělá trochu pomalejší přístup k zde uloženým proměnným. Protože v rezervování bloků není žádné konkrétní pořadí, mohou být paměťové bloky přiděleny a kdykoli zdarma.

Zásobník vs. halda: srovnávací tabulka

Shrnutí Stack vs Heap

Oba jsou nejčastějšími způsoby přidělování paměti a jsou uloženy v paměti RAM počítače pro efektivní správu paměti. Přístup k paměti ve svazku je však rychlý, protože paměť je spravována automaticky, zatímco v haldě je třeba spravovat paměť ručně, což znamená, že když již bloky již nejsou zapotřebí, musíte si přidělit volnou paměť sami. Stack je zjevně rychlejší a snadnější použití díky své flexibilitě, ale má spravedlivý podíl na kladech a záporech. Ačkoli zásobník nemá žádné omezení velikosti paměti, je trochu obtížné jej implementovat. Halda je pomalejší než zásobník, ale její implementace je jednodušší.