การจัดสรรหน่วยความจำแบบคงที่และแบบไดนามิกใน C: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

ประเด็นที่สำคัญ

1. หน่วยความจำที่จัดสรรแบบคงที่จะถูกจัดสรร ณ เวลาคอมไพล์ ในขณะที่หน่วยความจำที่จัดสรรแบบไดนามิกจะถูกจัดสรร ณ รันไทม์ ทำให้การจัดสรรแบบคงที่เร็วขึ้นแต่มีความยืดหยุ่นน้อยลง
2. หน่วยความจำสำหรับการจัดสรรแบบคงที่มาจากส่วนของสแต็ก ในขณะที่การจัดสรรแบบไดนามิกจะใช้ส่วนของฮีป สแต็กมีการจำกัดขนาดแต่เข้าถึงได้เร็วกว่า
3. หน่วยความจำที่จัดสรรแบบคงที่มีขนาดคงที่และกำหนดไว้ล่วงหน้า การจัดสรรแบบไดนามิกสามารถจัดสรร/จัดสรรคืนตามความต้องการของโปรแกรมในระหว่างการดำเนินการ

การจัดสรรหน่วยความจำแบบคงที่ใน C คืออะไร?

การจัดสรรหน่วยความจำแบบคงที่ในภาษา C หมายถึงการจัดสรรหน่วยความจำสำหรับตัวแปรหรือโครงสร้างข้อมูลในระหว่างขั้นตอนการคอมไพล์ก่อนที่โปรแกรมจะถูกดำเนินการ หน่วยความจำที่จัดสรรโดยใช้การจัดสรรแบบคงที่จะยังคงคงที่ตลอดการทำงานของโปรแกรมและถูกกำหนด ณ เวลาคอมไพล์ สิ่งนี้ขัดแย้งกับการจัดสรรหน่วยความจำแบบไดนามิก โดยที่หน่วยความจำจะถูกจัดสรร ณ รันไทม์โดยใช้ฟังก์ชันเช่น malloc() และสามารถปรับขนาดหรือจัดสรรคืนได้ตามต้องการ

การจัดสรรหน่วยความจำแบบคงที่มีข้อดีคือมีประสิทธิภาพ เนื่องจากหน่วยความจำได้รับการจัดสรรและจัดการโดยคอมไพเลอร์เอง อย่างไรก็ตาม มีข้อจำกัด เช่น การไม่สามารถเปลี่ยนขนาดหน่วยความจำระหว่างรันไทม์ และอาจสิ้นเปลืองหน่วยความจำหากพื้นที่ที่จัดสรรไม่ได้ใช้อย่างเต็มที่ การจัดสรรหน่วยความจำแบบคงที่ยังอาจทำให้เกิดปัญหา เช่น บัฟเฟอร์ล้นได้ หากไม่ได้ใช้อย่างระมัดระวัง

การจัดสรรหน่วยความจำแบบไดนามิกใน C คืออะไร?

การจัดสรรหน่วยความจำแบบไดนามิกในภาษา C หมายถึงการจัดสรรและการจัดสรรหน่วยความจำใหม่สำหรับตัวแปรและโครงสร้างข้อมูลระหว่างรันไทม์ของโปรแกรม ต่างจากการจัดสรรหน่วยความจำแบบคงที่ โดยที่หน่วยความจำจะถูกจัดสรรในเวลาคอมไพล์และยังคงคงที่ การจัดสรรหน่วยความจำแบบไดนามิกทำให้คุณสามารถร้องขอหน่วยความจำจากระบบปฏิบัติการได้ตามต้องการ และปล่อยเมื่อไม่ต้องการอีกต่อไป ซึ่งให้ความยืดหยุ่นมากขึ้นในการจัดการทรัพยากรหน่วยความจำ และจำเป็นสำหรับการสร้างโครงสร้างข้อมูลที่มีการกำหนดขนาด ณ รันไทม์

การจัดสรรหน่วยความจำแบบไดนามิกมีประโยชน์เมื่อคุณไม่ทราบขนาดหน่วยความจำที่ต้องการ ณ เวลาคอมไพล์ หรือเมื่อข้อกำหนดหน่วยความจำสามารถเปลี่ยนแปลงได้ระหว่างการทำงานของโปรแกรม กรณีการใช้งานทั่วไป ได้แก่ การสร้างอาร์เรย์แบบไดนามิก รายการที่เชื่อมโยง ต้นไม้ และโครงสร้างข้อมูลอื่นๆ ที่สามารถขยายหรือย่อได้ตามต้องการ

ความแตกต่างระหว่างการจัดสรรหน่วยความจำแบบคงที่และแบบไดนามิกใน C

1. หน่วยความจำแบบคงที่จะถูกจัดสรรในช่วงเวลาคอมไพล์ก่อนที่โปรแกรมจะเริ่มทำงาน หน่วยความจำแบบไดนามิกจะถูกจัดสรรระหว่างรันไทม์ในขณะที่โปรแกรมกำลังดำเนินการ
2. ขนาดหน่วยความจำแบบคงที่จะถูกกำหนดในเวลาคอมไพล์และคงที่ตลอดการทำงานของโปรแกรม ขนาดหน่วยความจำแบบไดนามิกสามารถกำหนดได้ที่รันไทม์และเปลี่ยนแปลงระหว่างการทำงานของโปรแกรม
3. สแตติกมีความยืดหยุ่นน้อยกว่า เนื่องจากการจัดสรรหน่วยความจำได้รับการแก้ไขแล้ว และไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในระหว่างรันไทม์ ไดนามิกมีความยืดหยุ่นมากกว่า เนื่องจากสามารถจัดสรร ปรับขนาด และจัดสรรหน่วยความจำได้ตามต้องการ
4. ตัวแปรแบบคงที่ได้รับการจัดสรรแบบคงที่และมีอายุการใช้งานที่ครอบคลุมการทำงานของโปรแกรมทั้งหมด หน่วยความจำแบบไดนามิกได้รับการจัดสรรแบบไดนามิกและมีอยู่ตราบเท่าที่โปรแกรมเก็บการอ้างอิงไว้เท่านั้น สามารถเผยแพร่ได้โดยใช้ free()
5. คอมไพเลอร์จัดการสแตติก โปรแกรมเมอร์ไม่จำเป็นต้องมีการจัดการหน่วยความจำที่ชัดเจน ไดนามิกต้องการการจัดสรรหน่วยความจำที่ชัดเจนและการจัดสรรคืนโดยใช้ฟังก์ชันเช่น malloc(), calloc(), realloc() และ free()

การเปรียบเทียบระหว่างการจัดสรรหน่วยความจำแบบคงที่และแบบไดนามิกใน C

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	การจัดสรรหน่วยความจำแบบคงที่	การจัดสรรหน่วยความจำแบบไดนามิก
การเขียนอักษรย่อ	ตัวแปรจะถูกเตรียมใช้งานเป็นค่าเริ่มต้น (ศูนย์สำหรับตัวแปรส่วนกลางและตัวแปรคงที่)	หน่วยความจำที่จัดสรรแบบไดนามิกมีค่าที่ไม่ได้กำหนด ต้องการการเริ่มต้นที่ชัดเจน
ตำแหน่งหน่วยความจำ	หน่วยความจำจะถูกจัดสรรในส่วนข้อมูลของโปรแกรม	หน่วยความจำถูกจัดสรรในส่วนฮีปของพื้นที่หน่วยความจำของโปรแกรม
ขนาดอาร์เรย์	ต้องทราบขนาดอาร์เรย์ในเวลารวบรวม ขนาดคงที่	อาร์เรย์สามารถปรับขนาดแบบไดนามิกได้โดยใช้ realloc()
เหนือศีรษะ	ค่าใช้จ่ายน้อยลง เนื่องจากการจัดสรรหน่วยความจำหนึ่งครั้งระหว่างการเริ่มต้นโปรแกรม	ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเนื่องจากการจัดสรรรันไทม์และการกระจายตัวของหน่วยความจำที่อาจเกิดขึ้น
ขอบเขตและการเข้าถึง	ตัวแปรสามารถเข้าถึงได้ภายในขอบเขตที่เกี่ยวข้อง	หน่วยความจำที่จัดสรรแบบไดนามิกสามารถส่งผ่านไปยังฟังก์ชันต่างๆ เพื่อเพิ่มขอบเขตได้

อ้างอิง

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

อัพเดตล่าสุด : 19 กันยายน 2023