تخصيص المكدس الثابت مقابل تخصيص الكومة: الفرق والمقارنة

الوجبات السريعة الرئيسية

1. التخصيص الثابت هو أسلوب لإدارة الذاكرة حيث يتم تخصيص الذاكرة بطريقة LIFO.
2. تخصيص الكومة هي تقنية تخصيص ذاكرة ديناميكية حيث يتم تخصيص الذاكرة وإلغاء تخصيصها في وقت التشغيل.
3. يوفر تخصيص المكدس الثابت القدرة على التنبؤ والسرعة، مما يجعله مثاليًا لإطارات استدعاء الوظيفة والمتغيرات المحلية. وعلى النقيض من ذلك، يوفر تخصيص المكدس المرونة وقد يكون أقل قابلية للتنبؤ بسبب إدارة الذاكرة اليدوية.

ما هو المكدس الثابت؟

التخصيص الثابت هو أسلوب لإدارة الذاكرة حيث يتم تخصيص الذاكرة وفقًا لمبدأ "أخيرًا يدخل أولًا يخرج" (LIF0)، لإطارات استدعاء الوظيفة والمتغيرات المحلية. في هذا النهج، يتم تحديد حجم المكدس في وقت التجميع، ويتم تخصيص الذاكرة وإلغاء تخصيصها تلقائيًا عند استدعاء الوظائف وإعادتها.

من بين المزايا المهمة لتخصيص المكدس الثابت هو كفاءته. نظرًا لأن تخصيص الذاكرة وإلغاء تخصيصها يتم تلقائيًا بواسطة النظام، فهو طريقة سريعة ويمكن التنبؤ بها لإدارة الذاكرة.

ومع ذلك، فإن لها بعض القيود. فحجم المكدس ثابت ويتم تحديده في وقت التجميع، لذا فقد لا يكون مناسبًا للمواقف التي تتطلب تخصيص ذاكرة ديناميكية.

ما هو تخصيص الكومة؟

تخصيص الكومة هو تقنية تخصيص ذاكرة ديناميكية حيث يتم تخصيص الذاكرة وإلغاء تخصيصها وقت التشغيل. وعلى عكس التخصيص الثابت، لا يتم تحديد حجم ومدة عمر الذاكرة مسبقًا. تجعل هذه المرونة تخصيص الكومة ضروريًا لإدارة هياكل البيانات ذات الأحجام المتغيرة، مثل القوائم المرتبطة والأشجار والمصفوفات الديناميكية.

في تخصيص الكومة، يتم تخصيص الذاكرة من منطقة تُعرف باسم الكومة، وهي عبارة عن مجموعة ذاكرة متاحة للتخصيص الديناميكي. تسمح تقنية إدارة الذاكرة هذه للبرنامج بطلب الذاكرة إذا لزم الأمر وإطلاقها عندما لا تكون هناك حاجة إليها بعد الآن، مما يؤدي إلى استخدام الذاكرة بكفاءة.

يُعد تخصيص الكومة مفيدًا في السيناريوهات التي يتم فيها تحديد حجم وعمر هياكل البيانات أثناء وقت التشغيل وعندما يحتاج البرنامج إلى التكيف مع المتطلبات المتغيرة.

الفرق بين تخصيص المكدس الثابت وتخصيص الكومة

1. تتم إدارة الذاكرة في المكدس بشكل تلقائي وتتبع نهج "من يدخل أخيرًا يخرج أولًا". وعلى النقيض من ذلك، تتم إدارة الذاكرة في الكومة يدويًا وتسمح بالتخصيص الديناميكي وإلغاء تخصيص الذاكرة أثناء وقت التشغيل.
2. يوفر تخصيص المكدس الثابت القدرة على التنبؤ والسرعة، مما يجعله مثاليًا لإطارات استدعاء الوظيفة والمتغيرات المحلية. وعلى النقيض من ذلك، يوفر تخصيص المكدس المرونة وقد يكون أقل قابلية للتنبؤ بسبب إدارة الذاكرة اليدوية.
3. قد يكون تخصيص المكدس الثابت أكثر ملاءمة لإدارة هياكل البيانات ذات الحجم المتغير، في حين يتفوق تخصيص الكومة في التعامل مع هياكل البيانات ذات الأحجام الديناميكية أو المتنوعة.
4. لا يعد تخصيص المكدس الثابت مناسبًا لإدارة البيانات المشتركة عبر خيوط متعددة أو للوصول المتزامن. على النقيض من ذلك، يمكن مشاركة ذاكرة الكومة بين خيوط متعددة، مما يجعلها مثالية لإدارة هياكل البيانات المشتركة في البرمجة المتزامنة.
5. لا يتأثر تخصيص المكدس الثابت بتجزئة الذاكرة حيث يتم تخصيص الذاكرة وإلغاء تخصيصها وفقًا لترتيب LIFO البسيط. على النقيض من ذلك، يمكن أن تصبح ذاكرة الكومة مجزأة بمرور الوقت، مما يؤثر على الأداء العام للنظام.

مقارنة بين تخصيص المكدس الثابت وتخصيص الكومة

المعلمات	المكدس الثابت	تخصيص الكومة
نوع إدارة الذاكرة	آليًا ويتبع نهج LIFO	يدوي ويسمح بالتخصيص الديناميكي وإلغاء التخصيص
القدرة على التنبؤ مقابل المرونة	يوفر القدرة على التنبؤ والسرعة	يوفر المرونة بسبب إدارة الذاكرة اليدوية
حجم متغير	غير مناسب لإدارة هياكل البيانات ذات الأحجام المختلفة	يتميز بالقدرة على التعامل مع هياكل البيانات ذات الحجم الديناميكي أو المتغير
التزامن وسلامة الخيوط	غير مناسب لإدارة البيانات المشتركة عبر خيوط متعددة أو للوصول المتزامن	يمكن مشاركتها بين مواضيع متعددة
تجزئة الذاكرة	لا يعاني من تجزئة الذاكرة	يمكن أن تصبح مجزأة بمرور الوقت

مراجع حسابات

1. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/1133956.1133978
2. https://content.iospress.com/articles/journal-of-embedded-computing/jec00051