Статическое и динамическое распределение памяти в C: разница и сравнение

Основные выводы

1. Статически выделенная память выделяется во время компиляции, а динамически выделяемая память выделяется во время выполнения. Это делает статическое распределение более быстрым, но менее гибким.
2. Память для статического распределения поступает из сегмента стека, а для динамического распределения используется сегмент кучи. Стек имеет ограничения по размеру, но доступ происходит быстрее.
3. Статически выделенная память имеет фиксированный, заранее определенный размер, динамическое выделение может выделяться/освобождаться в соответствии с потребностями программы во время выполнения.

Что такое статическое распределение памяти в C?

Статическое распределение памяти в C означает выделение памяти для переменных или структур данных на этапе компиляции перед выполнением программы. Память, выделенная с помощью статического распределения, остается фиксированной на протяжении всего выполнения программы и определяется во время компиляции. Это контрастирует с динамическим распределением памяти, когда память выделяется во время выполнения с помощью таких функций, как malloc(), и ее размер может быть изменен или освобожден по мере необходимости.

Статическое распределение памяти имеет то преимущество, что оно эффективно, поскольку память выделяется и управляется самим компилятором. Однако у него есть ограничения, такие как невозможность изменения размера памяти во время выполнения и потенциальная трата памяти, если выделенное пространство не используется полностью. Статическое распределение памяти также может привести к таким проблемам, как переполнение буфера, если не использовать его осторожно.

Что такое динамическое распределение памяти в C?

Динамическое распределение памяти в C означает выделение и освобождение памяти для переменных и структур данных во время выполнения программы. В отличие от статического выделения памяти, при котором память выделяется во время компиляции и остается фиксированной, динамическое выделение памяти позволяет запрашивать память у операционной системы по мере необходимости и освобождать ее, когда она больше не требуется. Это обеспечивает большую гибкость в управлении ресурсами памяти и важно для создания структур данных, размеры которых определяются во время выполнения.

Динамическое выделение памяти полезно, когда вы не знаете требуемый размер памяти во время компиляции или когда требования к памяти могут измениться во время выполнения программы. Общие случаи использования включают создание динамических массивов, связанных списков, деревьев и других структур данных, которые могут увеличиваться или уменьшаться по мере необходимости.

Разница между статическим и динамическим распределением памяти в C

1. Статическая память выделяется во время компиляции перед запуском программы. Динамическая память выделяется во время выполнения программы.
2. Размер статической памяти определяется во время компиляции и остается неизменным на протяжении всего выполнения программы. Размер динамической памяти может определяться во время выполнения и изменяться во время выполнения программы.
3. Статический менее гибок, поскольку распределение памяти фиксировано и не может быть изменено во время выполнения. Динамический является более гибким, поскольку память можно выделять, изменять ее размер и освобождать по мере необходимости.
4. Статические переменные распределяются статически и имеют время жизни, охватывающее все выполнение программы. Динамическая память выделяется динамически и существует только до тех пор, пока программа сохраняет на нее ссылку; его можно освободить с помощью free().
5. Компилятор управляет статикой; программисту не требуется явного управления памятью. Динамический требует явного выделения и освобождения памяти с использованием таких функций, как malloc(), calloc(), realloc() и free().

Сравнение статического и динамического распределения памяти в C

Параметры сравнения	Распределение статической памяти	Распределение динамической памяти
Инициализация	Переменные инициализируются значениями по умолчанию (ноль для глобальных и статических переменных).	Динамически выделенная память содержит неопределенные значения; требует явной инициализации.
Место в памяти	Память выделяется в сегменте данных программы.	Память выделяется в сегменте кучи пространства памяти программы.
Размер массива	Размер массива должен быть известен во время компиляции; исправленный размер.	Размер массивов можно изменять динамически с помощью функции realloc().
Накладные расходы	Меньше накладных расходов, поскольку память выделяется один раз во время запуска программы.	Больше накладных расходов из-за распределения времени выполнения и потенциальной фрагментации памяти.
Область применения и доступ	Переменные доступны в пределах своей области видимости.	Динамически выделенную память можно передавать функциям, увеличивая ее объем.

Рекомендации

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

Последнее обновление: 19 сентября 2023 г.