Unterschied zwischen Stack und Heap

Die Speicherverwaltung ist ein grundlegendes Phänomen des Betriebssystems, das zur Verwaltung oder Verwaltung des Hauptspeichers verwendet wird, um die Speicherzugriffsrechte auf dem Computer zu steuern. Ziel ist es, zu verhindern, dass Prozesse auf den Speicher zugreifen, der noch nicht zugewiesen wurde.

Das Betriebssystem weist Speicher für jeden Prozess zu, der in Segmente unterteilt ist. Stack und Heap sind die zwei Arten, in denen Speicher im Betriebssystem zugewiesen wird.

Das Stapelsegment wird zum Speichern von lokalen Funktionsvariablen verwendet, die automatisch erstellt werden, während das Heap-Segment für dynamisch zugewiesenen Speicher verwendet wird.

Beide werden im Computer-RAM gespeichert und können während der Ausführung eines Programms zunehmen und schrumpfen. Lassen Sie uns die beiden im Detail besprechen und vergleichen, um zu verstehen, welche besser ist.

Was ist Stack??

Das Stapelsegment ist eine Speicherverwaltungstechnik, die für die statische Speicherzuordnung verwendet wird. Es ist ein spezieller Bereich im Arbeitsspeicher des Computers, in dem lokale Funktionsvariablen gespeichert werden. Wenn eine Funktion aufgerufen wird, wird Speicher allen lokalen Variablen zugewiesen, und Sie können auf diese Variablen zugreifen, wenn Sie deren Speicherorte kennen. Die Speicherblöcke werden freigegeben, wenn die Funktion beendet wird. Stack ist eine der Möglichkeiten, diesen Prozess effizient zu implementieren. Stellen Sie sich dies als eine grundlegende Datenstruktur vor, in der Elemente wie ein Stapel übereinander angeordnet sind. Ebenso kann auf lokale Variablen mit Push und Popping zugegriffen werden. Pushing bezieht sich auf das Hinzufügen von Elementen in den Stapel und das Aufstoßen von Elementen aus dem Stapel. Auf Elemente kann vom Stapel in der LIFO-Reihenfolge (Last-in-first-out) zugegriffen werden.

Was ist Haufen??

Heap bezieht sich auf einen großen Speicherbereich, der für die dynamische Speicherzuordnung verwendet wird. Dies bedeutet, dass der Speicher zugewiesen bleibt, bis das Programm beendet oder der Speicher freigegeben wird. Der Speicher wird zufällig zugewiesen, sodass der Zugriff auf den Speicher nicht einfach ist. Im Gegensatz zum Stapelsegment werden Elemente in der umgekehrten Reihenfolge freigegeben, als sie ursprünglich zugewiesen wurden. Einfach ausgedrückt, wird den Programmen auf Anforderung Speicher zugewiesen und bei Nichtgebrauch freigegeben. Elemente des Heapspeichers sind unabhängig voneinander, dh sie können während der Ausführung des Programms abgerufen und beim Beenden des Programms freigegeben werden. Es ist wie ein globaler Speicherpool, in dem globale Variablen gespeichert werden, und viele Variablen, auf die sie verweist.

Unterschied zwischen Stack und Heap

Bedeutung von Stapel und Haufen

In der Computerarchitektur ist ein Stapel ein spezieller Bereich des Computerspeichers, der explizit für automatische Variablen vorgesehen ist. Bei der Programmierung ist die automatische Variable eine lokale Variable, dh der Gültigkeitsbereich der Variablen ist lokal für den Block, in dem sie deklariert ist. Diese Variablen werden beim Eintritt in den Block automatisch mit Speicher belegt und beim Beenden freigegeben. Heap hingegen ist der Teil des Computerspeichers, der für dynamische Speicherzuweisungen verwendet wird, was bedeutet, dass Speicherblöcke zufällig zugewiesen und freigegeben werden.

Speicherzuordnung für Stack und Heap

Stack wird zum Speichern lokaler Variablen verwendet, deren Umfang in der Funktion definiert ist. Technisch gesehen unterstützt Stack statische Speicherzuweisung, die lokalen statischen Variablen und Bereichsvariablen entspricht. Der Speicher wird zugewiesen, bevor das Programm ausgeführt wird, im Allgemeinen zur Kompilierzeit, und die verwendete Datenstruktur wird als Stack bezeichnet. Heap hingegen wird für die dynamische Speicherzuordnung verwendet, dh, der Speicher wird zur Laufzeit manuell während der Ausführung eines Programms zugewiesen. Programme fordern Speicher an, normalerweise zum Hinzufügen eines Knotens zur Datenstruktur, und gibt zurück, wenn dies nicht erforderlich ist.

Zugriff auf Stack und Heap

Ein Stack wird von der CPU verwaltet und optimiert, und auf die Daten wird in einer Last-in-First-Out-Reihenfolge (LIFO) zugegriffen. LIFO bezieht sich auf die Methode der Datenspeicherung in Speicherstapeln, bei der der neueste Speicherblock zuerst freigegeben wird und umgekehrt. Dies sorgt für eine effiziente Speicherverwaltung. Im Gegensatz dazu sind Elemente des Heaps unabhängig voneinander, und auf Daten kann willkürlich zugegriffen werden, was bedeutet, dass ein Speicherblock unabhängig von seiner Reihenfolge jederzeit zugewiesen und freigegeben werden kann. Im Gegensatz zu Stapeln haben Heaps kein eindeutiges Muster für die Zuweisung und Freigabe von Speicherblöcken.

Variablen in Stack und Heap

Der Speicher wird automatisch im Stapel verwaltet, und die Variablen werden automatisch zugewiesen und freigegeben. Dies bedeutet, dass der Stapel nur für temporäre Variablen reserviert ist. Die lokalen Variablen werden aktiv, wenn eine Funktion ausgeführt wird, und wenn sie beendet wird, gehen die Variablen aus dem Gültigkeitsbereich aus. Dies bedeutet, dass der Gültigkeitsbereich der Variablen für eine Funktion lokal ist und solange sie ausgeführt wird. Im Gegensatz zum Stack wird Speicher zugewiesen, während das Programm im Heap läuft, wodurch der Zugriff auf die hier gespeicherten Variablen etwas langsamer wird. Da es keine bestimmte Reihenfolge bei der Reservierung von Blöcken gibt, können Speicherblöcke jederzeit frei zugewiesen werden.

Stack vs. Heap: Vergleichstabelle

Zusammenfassung von Stack vs Heap

Beide sind die gebräuchlichsten Arten der Speicherzuordnung und werden für eine effiziente Speicherverwaltung im RAM des Computers gespeichert. Der Zugriff auf Speicher in einem Stack ist jedoch schnell, da der Speicher automatisch verwaltet wird. In Heap muss der Speicher jedoch manuell verwaltet werden. Das bedeutet, dass Sie den freien Speicher selbst zuordnen müssen, wenn die Blöcke nicht mehr benötigt werden. Stack ist dank seiner Flexibilität offensichtlich schneller und benutzerfreundlicher, hat aber einen guten Anteil an Vor- und Nachteilen. Obwohl der Stapel keine Begrenzung für die Speichergröße hat, ist die Implementierung etwas schwierig. Heap ist langsamer als ein Stapel, aber die Implementierung ist einfacher.