スタックとヒープメモリの割り当ての違いは何ですか？

スタックとヒープメモリの割り当ての違いは何ですか？

スタックとヒープは、変数とオブジェクトを保存するためのプログラムで使用される2つの異なるメモリ領域です。それらの間の重要な違いは次のとおりです。

1. 構造：

   • スタック：スタックは、最後のファーストアウト（LIFO）構造に従います。これは、各関数（メイン関数を含む）によって作成された一時的な変数を格納するメモリの領域であり、関数が呼び出され、関数が戻ってきたときに変数がスタックに押し込まれます。
   • ヒープ：ヒープは動的メモリ割り当てに使用されるメモリの領域であり、必要に応じてプログラムによってメモリブロックが要求され、任意の順序で割り当てられ、扱うことができます。

2. サイズ：

   • スタック：スタックのサイズは制限されており、プログラムの開始時にオペレーティングシステムによって決定されます。この制限を超えると、スタックオーバーフローが発生する可能性があります。
   • ヒープ：ヒープは通常、スタックよりも大きく、システムに自由なメモリがある限り動的に成長できます。

3. スピード：

   • スタック：スタックメモリへのアクセスは、LIFO構造とメモリがCPUによって直接管理されるため高速です。
   • ヒープ：ヒープメモリへのアクセスは、プログラムがオペレーティングシステムにメモリを割り当てるように依頼する必要があるため、遅くなります。

4. 割り当てと取引：

   • スタック：スタック上のメモリの割り当てと取引は、コンパイラによって自動的に処理されるため、非常に効率的になります。
   • ヒープ：ヒープ上のメモリの割り当てと取引は、プログラマーによって管理されます。これは、正しく処理されないと断片化とメモリリークにつながる可能性があります。

メモリの割り当てと取り引きは、スタックとヒープの間でどのように異なりますか？

スタックとヒープ間のメモリの割り当てと取り引きは大きく異なります。

1. 割り当て：

   • スタック：関数が呼び出されると、ローカル変数と関数パラメーターのメモリブロックがスタックに割り当てられます。この割り当ては、関数呼び出しの一部として自動的に行われます。
   • ヒープ：ヒープでのメモリの割り当ては、CのmallocやCのnew演算子などの関数を使用して、プログラマーによって明示的に行われます。プログラムは、システムから特定の量のメモリを要求し、利用可能なヒープメモリから割り当てられます。

2. 取引：

   • スタック：関数が戻ると、ローカル変数に割り当てられたメモリは、スタックからポップすることで自動的に扱われます。このプロセスはシステムによって管理されており、プログラマーからのアクションは必要ありません。
   • ヒープ：ヒープメモリの取引はdelete free子などの機能を使用して、プログラマーによって明示的に処理する必要があります。プログラマがメモリの扱いに失敗した場合、メモリリークにつながる可能性があります。

3. 管理：

   • スタック：スタックは、スタックポインターを介してCPUによって直接管理されます。これは、関数呼び出しとリターン中に自動的に更新されます。
   • ヒープ：ヒープは、オペレーティングシステムまたはランタイム環境（ゴミコレクションのある言語）によって管理されており、プログラマーはメモリの割り当てと取引を追跡する必要があります。

スタックとヒープメモリを使用することのパフォーマンスへの影響は何ですか？

スタックとヒープメモリを使用することのパフォーマンスへの影響は次のとおりです。

1. スピード：

   • スタック：メモリがCPUによって直接管理されるため、スタックの操作は高速です。単にスタックポインターの調整を伴うため、割り当てと取引は迅速です。
   • ヒープ：ヒープの操作は、追加のオーバーヘッドが必要なため、遅くなります。システムは適切なメモリブロックを見つける必要があります。これには、ヒープの検索が含まれる場合があり、割り当てと契約にはより複雑な操作が含まれます。

2. メモリの断片化：

   • スタック：メモリは厳密なLIFO順序で割り当てられ、扱われるため、スタックは断片化に悩まされません。
   • ヒープ：ヒープは時間とともに断片化され、パフォーマンスを低下させる可能性があります。断片化は、メモリのブロックが非シーケンシャルな方法で割り当てられ、扱われると発生し、メモリのギャップは小さすぎて効果的に再利用するにはギャップを残します。

3. サイズの制限：

   • スタック：スタックのサイズは固定されており、このサイズを超えた場合、スタックオーバーフローにつながり、プログラムがクラッシュします。
   • ヒープ：ヒープは、理論的にはシステム内の使用可能なメモリと同じくらい大きくなる可能性がありますが、システムのメモリと仮想メモリ設定の合計によってまだ制限されています。

4. メモリリーク：

   • スタック：システムが取引を自動的に管理するため、スタックメモリではメモリリークが事実上不可能です。
   • ヒープ：ヒープのメモリが適切に扱われない場合、メモリリークにつながる可能性があり、これはプログラムのパフォーマンスと安定性に時間の経過とともに大きな影響を与える可能性があります。

どのシナリオで、ヒープメモリよりもスタックメモリを使用することを選択しますか？

スタックメモリとヒープメモリを使用することの選択は、プログラムの特定の要件と制約に依存します。ここにあなたの決定を導くためのいくつかのシナリオがあります：

スタックメモリの使用：

1. 小さく、一時的な変数：サイズが小さく、単一の関数の範囲内で使用する必要がある変数を保存する必要がある場合、スタックは理想的です。例には、ローカル変数と関数パラメーターが含まれます。
2. 高性能のニーズ：アプリケーションが高性能と高速のメモリアクセスを必要とする場合、スタックのより速い割り当てと取引時間がより良い選択になります。
3. 自動メモリ管理：手動メモリ管理の複雑さを回避したい場合、スタックの自動割り当てと取引により、コードを簡素化し、メモリリークのリスクを減らすことができます。

ヒープメモリの使用：

1. 大規模なデータ構造：単一の関数の範囲を超えて持続する必要がある大きなデータ構造を扱う場合、ヒープが必要です。例には、グローバルにアクセスする必要がある大きな配列、リンクリスト、またはオブジェクトが含まれます。
2. 動的メモリの割り当て：ユーザー入力または他の可変条件に基づいて実行時にプログラムを動的に割り当てる必要がある場合、ヒープは柔軟性を提供します。
3. 長寿命のオブジェクト：プログラムの寿命を通じて長い間使用されるオブジェクトを作成する必要がある場合、ヒープがより適切です。これは、オブジェクト指向のプログラミングで一般的であり、オブジェクトがインスタンス化され、複数の関数にわたって使用されます。
4. 共有リソース：プログラムのさまざまな部分間またはスレッド間でデータを共有する必要がある場合、ヒープはそのようなデータを保存するための共通のスペースを提供できます。

要約すると、スタックは自動メモリ管理を伴う小規模で一時的なデータと高性能のニーズに最適ですが、ヒープは、プログラム全体で持続または共有する必要がある大規模で動的に割り当てられたデータに最適です。

以上がスタックとヒープメモリの割り当ての違いは何ですか？の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。