Was ist ein Stapel?
Ein Stapel ist ein spezieller Bereich des Computerspeichers, in dem temporäre Variablen gespeichert werden, die von einer Funktion erstellt wurden. Im Stack werden Variablen zur Laufzeit deklariert, gespeichert und initialisiert.
Es ist ein temporärer Speicher. Wenn die Rechenaufgabe abgeschlossen ist, wird der Speicher der Variablen automatisch gelöscht. Der Stapelabschnitt enthält hauptsächlich Methoden, lokale Variablen und Referenzvariablen.
In diesem Tutorial lernen Sie:
- Was ist Stack?
- Was ist Haufen?
- Hauptunterschiede zwischen Stapel und Haufen
- Vorteile der Verwendung von Stack
- Vorteile der Verwendung von Heap
- Nachteile der Verwendung von Stack
- Nachteile der Verwendung von Heap
- Wann soll der Heap oder Stack verwendet werden?
Was ist Haufen?
Der Heap ist ein Speicher, der von Programmiersprachen zum Speichern globaler Variablen verwendet wird. Standardmäßig werden alle globalen Variablen im Heapspeicher gespeichert. Es unterstützt die dynamische Speicherzuweisung.
Der Heap wird nicht automatisch für Sie verwaltet und wird von der CPU nicht so streng verwaltet. Es ist eher eine frei schwebende Speicherregion.
SCHLÜSSELUNTERSCHIED
- Der Stapel ist eine lineare Datenstruktur, während der Heap eine hierarchische Datenstruktur ist.
- Der Stapelspeicher wird niemals fragmentiert, wohingegen der Heap-Speicher fragmentiert werden kann, wenn Speicherblöcke zuerst zugewiesen und dann freigegeben werden.
- Stack greift nur auf lokale Variablen zu, während Sie mit Heap global auf Variablen zugreifen können.
- Die Größe von Stapelvariablen kann nicht geändert werden, während die Größe von Heap-Variablen geändert werden kann.
- Der Stapelspeicher wird in einem zusammenhängenden Block zugewiesen, während der Heapspeicher in beliebiger zufälliger Reihenfolge zugewiesen wird.
- Der Stapel erfordert keine Aufhebung der Zuweisung von Variablen, während im Heap eine Aufhebung der Zuweisung erforderlich ist.
- Die Stapelzuweisung und Freigabe erfolgt durch Compileranweisungen, während die Heapzuweisung und Freigabe durch den Programmierer erfolgt.
Hauptunterschiede zwischen Stapel und Haufen
| Parameter | Stapel | Haufen |
|---|---|---|
| Art der Datenstrukturen | Ein Stapel ist eine lineare Datenstruktur. | Heap ist eine hierarchische Datenstruktur. |
| Zugriffsgeschwindigkeit | Hochgeschwindigkeitszugang | Langsamer im Vergleich zum Stapel |
| Raum-Management | Der Speicherplatz wird vom Betriebssystem effizient verwaltet, sodass der Speicher niemals fragmentiert wird. | Heap Space wird nicht so effizient genutzt. Der Speicher kann fragmentiert werden, wenn Speicherblöcke zuerst zugewiesen und dann freigegeben werden. |
| Zugriff | Nur lokale Variablen | Sie können global auf Variablen zugreifen. |
| Begrenzung der Speicherplatzgröße | Begrenzung der Stapelgröße abhängig vom Betriebssystem. | Hat keine bestimmte Begrenzung für die Speichergröße. |
| Größe ändern | Die Größe von Variablen kann nicht geändert werden | Die Größe von Variablen kann geändert werden. |
| Speicherzuweisung | Der Speicher wird in einem zusammenhängenden Block zugewiesen. | Der Speicher wird in beliebiger zufälliger Reihenfolge zugewiesen. |
| Zuteilung und Freigabe | Wird automatisch von Compiler-Anweisungen ausgeführt. | Dies erfolgt manuell durch den Programmierer. |
| Freigabe | Es ist nicht erforderlich, die Zuordnung von Variablen aufzuheben. | Eine explizite Aufhebung der Zuweisung ist erforderlich. |
| Kosten | Weniger | Mehr |
| Implementierung | Ein Stapel kann auf drei Arten einfach auf Array-Basis, unter Verwendung eines dynamischen Speichers und basierend auf einer verknüpften Liste implementiert werden. | Heap kann mithilfe von Array und Bäumen implementiert werden. |
| Hauptproblem | Speichermangel | Speicherfragmentierung |
| Referenzort | Anweisungen zur automatischen Kompilierungszeit. | Angemessene |
| Flexibilität | Feste Größe | Größenänderung ist möglich |
| Zugriffszeit | Schneller | Langsamer |
Vorteile der Verwendung von Stack
Hier sind die Vor- und Vorteile der Verwendung von Stack:
- Hilft Ihnen bei der Verwaltung der Daten in einer LIFO-Methode (Last In First Out), die mit verknüpfter Liste und Array nicht möglich ist.
- Wenn eine Funktion aufgerufen wird, werden die lokalen Variablen in einem Stapel gespeichert und bei Rückgabe automatisch zerstört.
- Ein Stapel wird verwendet, wenn eine Variable außerhalb dieser Funktion nicht verwendet wird.
- Hier können Sie steuern, wie Speicher zugewiesen und freigegeben wird.
- Der Stapel bereinigt das Objekt automatisch.
- Nicht leicht zu beschädigen
- Die Größe von Variablen kann nicht geändert werden.
Vorteile der Verwendung von Heap
Vorteile / Nutzen der Verwendung von Heap-Speicher sind:
- Heap hilft Ihnen, die größte und kleinste Anzahl zu finden
- Die Speicherbereinigung wird auf dem Heapspeicher ausgeführt, um den vom Objekt verwendeten Speicher freizugeben.
- Heap-Methode, die auch in der Prioritätswarteschlange verwendet wird.
- Sie können global auf Variablen zugreifen.
- Heap hat keine Begrenzung für die Speichergröße.
Nachteile der Verwendung von Stack
Nachteile / Nachteile der Verwendung des Stapelspeichers sind:
- Der Stapelspeicher ist sehr begrenzt.
- Das Erstellen zu vieler Objekte auf dem Stapel kann das Risiko eines Stapelüberlaufs erhöhen.
- Ein wahlfreier Zugriff ist nicht möglich.
- Der variable Speicher wird überschrieben, was manchmal zu einem undefinierten Verhalten der Funktion oder des Programms führt.
- Der Stapel fällt außerhalb des Speicherbereichs, was zu einer abnormalen Beendigung führen kann.
Nachteile der Verwendung von Heap
Nachteile / Nachteile der Verwendung von Heaps-Speicher sind:
- Es kann den maximalen Speicher bereitstellen, den ein Betriebssystem bereitstellen kann
- Die Berechnung dauert länger.
- Die Speicherverwaltung im Heap-Speicher ist komplizierter, da sie global verwendet wird.
- Die Ausführung dauert im Vergleich zum Stapel zu lange.
Wann soll der Heap oder Stack verwendet werden?
Sie sollten Heap verwenden, wenn Sie einen großen Speicherblock zuweisen müssen. Wenn Sie beispielsweise ein großes Array oder eine große Struktur erstellen möchten, um diese Variable über einen langen Zeitraum hinweg beizubehalten, sollten Sie sie dem Heap zuweisen.
Wenn Sie jedoch mit relativ kleinen Variablen arbeiten, die nur erforderlich sind, bis die Funktion, die sie verwendet, aktiv ist. Dann müssen Sie den Stapel verwenden, der schneller und einfacher ist.