Statisk vs dynamisk hukommelsesallokering i C: forskel og sammenligning

Nøgleforsøg

1. Statisk allokeret hukommelse tildeles på kompileringstidspunktet, mens dynamisk allokeret hukommelse tildeles ved kørselstidspunktet. Dette gør statisk allokering hurtigere, men mindre fleksibel.
2. Hukommelse til statisk allokering kommer fra staksegmentet, mens dynamisk allokering bruger heapsegmentet. Stakken har størrelsesbegrænsninger, men adgangen er hurtigere.
3. Statisk allokeret hukommelse har en fast, forudbestemt størrelse, dynamisk allokering kan allokere/deallokere efter programbehov under udførelse.

Hvad er statisk hukommelsesallokering i C?

Statisk hukommelsesallokering i C refererer til allokering af hukommelse til variabler eller datastrukturer under kompileringsfasen, før programmet køres. Hukommelsen, der er allokeret ved hjælp af statisk allokering, forbliver fast under hele programmets udførelse og bestemmes på kompileringstidspunktet. Dette står i kontrast til dynamisk hukommelsesallokering, hvor hukommelse allokeres ved kørsel ved hjælp af funktioner som malloc() og kan ændres eller deallokeres efter behov.

Statisk hukommelsesallokering har den fordel, at den er effektiv, da hukommelsen allokeres og administreres af compileren selv. Det har dog begrænsninger, såsom manglende evne til at ændre hukommelsesstørrelse under kørsel og et potentielt spild af hukommelse, hvis den tildelte plads ikke udnyttes fuldt ud. Statisk hukommelsesallokering kan også føre til problemer som bufferoverløb, hvis det ikke bruges omhyggeligt.

Hvad er dynamisk hukommelsesallokering i C?

Dynamisk hukommelsesallokering i C refererer til allokering og deallokering af hukommelse til variabler og datastrukturer under et programs køretid. I modsætning til statisk hukommelsesallokering, hvor hukommelse allokeres på kompileringstidspunktet og forbliver fast, giver dynamisk hukommelsesallokering dig mulighed for at anmode om hukommelse fra operativsystemet efter behov og frigive den, når den ikke længere er påkrævet. Dette giver større fleksibilitet i håndteringen af ​​hukommelsesressourcer og er afgørende for at skabe datastrukturer, hvis størrelse bestemmes under kørsel.

Dynamisk hukommelsesallokering er nyttig, når du ikke kender den nødvendige hukommelsesstørrelse på kompileringstidspunktet, eller når hukommelseskravene kan ændre sig under programafvikling. Almindelige brugstilfælde omfatter oprettelse af dynamiske arrays, sammenkædede lister, træer og andre datastrukturer, der kan vokse eller skrumpe efter behov.

Forskellen mellem statisk og dynamisk hukommelsesallokering i C

1. Statisk hukommelse tildeles i kompileringstiden, før programmet starter. Dynamisk hukommelse tildeles under kørslen, mens programmet kører.
2. Statisk hukommelsesstørrelse bestemmes på kompileringstidspunktet og forbliver fast under hele programmets afvikling. Dynamisk hukommelsesstørrelse kan bestemmes under kørsel og ændres under programmets afvikling.
3. Statisk er mindre fleksibel, da hukommelsesallokering er fast og ikke kan ændres under kørsel. Dynamisk er mere fleksibel, da hukommelse kan allokeres, ændres størrelse og deallokeres efter behov.
4. Statiske variable allokeres statisk og har en levetid, der strækker sig over hele programafviklingen. Dynamisk hukommelse tildeles dynamisk og eksisterer kun, så længe programmet beholder en reference til den; det kan frigives ved hjælp af free().
5. Compileren styrer statisk; programmøren kræver ingen eksplicit hukommelsesstyring. Dynamisk kræver eksplicit hukommelsesallokering og deallokering ved hjælp af funktioner som malloc(), calloc(), realloc() og free().

Sammenligning mellem statisk og dynamisk hukommelsesallokering i C

Parametre for sammenligning	Statisk hukommelsesallokering	Dynamisk hukommelsesallokering
Initialisering	Variabler initialiseres til standardværdier (nul for globale og statiske variabler).	Dynamisk allokeret hukommelse indeholder udefinerede værdier; kræver eksplicit initialisering.
Hukommelsesplacering	Hukommelse er allokeret i datasegmentet af programmet.	Hukommelse er allokeret i heap-segmentet af programmets hukommelsesplads.
Array størrelse	Array-størrelse skal være kendt på kompileringstidspunktet; fast størrelse.	Arrays kan ændres dynamisk ved hjælp af realloc().
Overhead	Mindre overhead, da hukommelsen tildeles én gang under programstart.	Mere overhead på grund af runtime allokering og potentiel hukommelsesfragmentering.
Omfang og adgang	Variabler er tilgængelige inden for deres respektive omfang.	Dynamisk allokeret hukommelse kan sendes rundt om funktioner, hvilket øger dens omfang.

Referencer

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6807799/
2. https://inria.hal.science/hal-02456533/document

Sidst opdateret: 19. september 2023