Phân bổ Static Stack so với Heap: Sự khác biệt và so sánh

Các nội dung chính

1. Phân bổ tĩnh là phương pháp quản lý bộ nhớ trong đó bộ nhớ được phân bổ theo kiểu LIFO.
2. Phân bổ heap là một kỹ thuật phân bổ bộ nhớ động trong đó bộ nhớ được phân bổ và thu hồi khi chạy.
3. Phân bổ ngăn xếp tĩnh cung cấp khả năng dự đoán và tốc độ, làm cho nó lý tưởng cho các khung gọi hàm và biến cục bộ. Ngược lại, phân bổ heap cung cấp tính linh hoạt và có thể ít dự đoán hơn do quản lý bộ nhớ thủ công.

Static Stack là gì?

Phân bổ tĩnh là phương pháp quản lý bộ nhớ trong đó bộ nhớ được phân bổ theo kiểu vào sau, ra trước (LIF0), cho các khung gọi hàm và biến cục bộ. Trong phương pháp này, kích thước của ngăn xếp được xác định tại thời điểm biên dịch và bộ nhớ được phân bổ và hủy phân bổ tự động khi các hàm được gọi và trả về.

Một trong những lợi thế quan trọng của phân bổ ngăn xếp tĩnh là hiệu quả của nó. Vì việc phân bổ và hủy phân bổ bộ nhớ được thực hiện tự động bởi hệ thống, nên đây là cách quản lý bộ nhớ nhanh chóng và có thể dự đoán được.

Tuy nhiên, nó có một số hạn chế nhất định. Kích thước ngăn xếp được cố định và xác định tại thời điểm biên dịch, do đó nó có thể không phù hợp với các tình huống yêu cầu phân bổ bộ nhớ động.

Phân bổ Heap là gì?

Phân bổ heap là một kỹ thuật phân bổ bộ nhớ động, trong đó bộ nhớ được phân bổ và hủy phân bổ khi chạy. Không giống như phân bổ tĩnh, kích thước và thời gian sống của bộ nhớ không được cố định trước. Tính linh hoạt này làm cho phân bổ heap trở nên cần thiết để quản lý các cấu trúc dữ liệu có kích thước thay đổi, chẳng hạn như danh sách liên kết, cây và mảng động.

Trong phân bổ heap, bộ nhớ được phân bổ từ một vùng được gọi là heap, một nhóm bộ nhớ có sẵn để phân bổ động. Kỹ thuật quản lý bộ nhớ này cho phép chương trình yêu cầu bộ nhớ nếu cần và giải phóng bộ nhớ khi không còn cần thiết nữa, dẫn đến việc sử dụng bộ nhớ hiệu quả.

Phân bổ heap có lợi cho các tình huống mà kích thước và thời gian tồn tại của cấu trúc dữ liệu được xác định trong thời gian chạy và khi chương trình cần thích ứng với các yêu cầu thay đổi.

Sự khác biệt giữa Static Stack và Heap Allocation

1. Quản lý bộ nhớ trong ngăn xếp là tự động và tuân theo phương pháp vào sau, ra trước (LIFO). Ngược lại, quản lý bộ nhớ trong heap là thủ công và cho phép phân bổ và hủy phân bổ bộ nhớ động trong thời gian chạy.
2. Phân bổ ngăn xếp tĩnh cung cấp khả năng dự đoán và tốc độ, làm cho nó lý tưởng cho các khung gọi hàm và biến cục bộ. Ngược lại, phân bổ heap cung cấp tính linh hoạt và có thể ít dự đoán hơn do quản lý bộ nhớ thủ công.
3. Phân bổ ngăn xếp tĩnh có thể phù hợp hơn để quản lý các cấu trúc dữ liệu có kích thước thay đổi, trong khi phân bổ heap vượt trội trong việc xử lý các cấu trúc dữ liệu có kích thước động hoặc thay đổi.
4. Phân bổ ngăn xếp tĩnh không phù hợp để quản lý dữ liệu được chia sẻ trên nhiều luồng hoặc để truy cập đồng thời. Ngược lại, bộ nhớ heap có thể được chia sẻ giữa nhiều luồng, làm cho nó trở nên lý tưởng để quản lý các cấu trúc dữ liệu được chia sẻ trong lập trình đồng thời.
5. Phân bổ ngăn xếp tĩnh không bị phân mảnh bộ nhớ vì bộ nhớ được phân bổ và hủy phân bổ theo thứ tự LIFO đơn giản. Ngược lại, bộ nhớ heap có thể bị phân mảnh theo thời gian, ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống tổng thể.

So sánh giữa Static Stack và Heap Allocation

Thông số	Ngăn xếp tĩnh	Phân bổ đống
Loại quản lý bộ nhớ	Tự động và theo phương pháp LIFO	Thủ công và cho phép phân bổ và hủy phân bổ động
Khả năng dự đoán VS Tính linh hoạt	Cung cấp khả năng dự đoán và tốc độ	Cung cấp tính linh hoạt do quản lý bộ nhớ thủ công
Kích thước thay đổi	Không phù hợp để quản lý các cấu trúc dữ liệu có kích thước khác nhau	Xuất sắc trong việc xử lý các cấu trúc dữ liệu có kích thước động hoặc thay đổi
Đồng thời và An toàn luồng	Không phù hợp để quản lý dữ liệu được chia sẻ trên nhiều luồng hoặc để truy cập đồng thời	Nó có thể được chia sẻ giữa nhiều luồng
Phân mảnh bộ nhớ	Không bị phân mảnh bộ nhớ	Nó có thể bị phân mảnh theo thời gian

dự án

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