存储分配

在本文中，我们将解释存储分配的概念，以及其不同类型的优点和缺点。

分配内存的不同方法是

1. 静态存储分配
2. 堆栈存储分配
3. 堆存储分配

静态存储分配

• 在静态分配中，名称绑定到存储位置。
• 如果在编译时创建内存，则内存将在静态区域中创建，并且仅创建一次。
• 静态分配支持动态数据结构，这意味着内存仅在编译时创建，并在程序完成后释放。
• 静态存储分配的缺点是数据对象的大小和位置应在编译时已知。
• 另一个缺点是限制递归过程。

静态存储分配的示例

说明

在上面的代码中，当程序启动时会分配内存。在这种情况下，这些变量的地址在程序的整个执行过程中将保持在内存中的相同位置。

静态存储分配的优点

• 易于理解。
• 在此初始阶段，内存分配发生在编译时，并在程序的整个执行过程中保持不变。

静态存储分配的缺点

• 静态存储分配的缺点是数据对象的大小和位置应在编译时已知。
• 另一个缺点是限制递归过程。

堆栈存储分配

• 在静态存储分配中，存储被组织为堆栈。
• 当激活开始时，激活记录被推入堆栈，当激活结束时，激活记录被弹出。
• 激活记录包含局部变量，以便它们绑定到每个激活记录中的新存储。当激活结束时，局部变量的值将被删除。
• 它基于后进先出 (LIFO) 的原则，并且此分配支持递归过程。

堆栈存储分配的示例

说明

在上面的代码中，当调用加法函数时，会将内存分配给 sum 变量。在程序的整个执行过程中，sum 变量的地址将会改变。

堆栈存储分配的优点

• 它提供极快的内存访问和管理。
• 在此，当函数完成时，内存会自动分配和释放。

堆栈存储分配的缺点

• 堆栈大小有限，这可能会导致堆栈溢出错误。
• 它无法成功处理动态或大型内存需求。
• 固定的内存大小限制了灵活性，因为程序员无法控制内存的分配和释放。

堆存储分配

• 堆分配是最灵活的分配方案。
• 可以随时随地根据用户的需求进行内存的分配和释放。
• 堆分配用于动态地为变量分配内存，当变量不再使用时，将其回收。
• 堆存储分配支持递归过程。

示例

动态分配如下

堆存储分配的优点

• 当我们的数据大小不固定并且可以在运行时更改时，它很有用。
• 它是最灵活的分配方案。

堆存储分配的缺点

• 这比堆栈分配慢。
• 如果程序员不记得释放内存，则可能会发生内存泄漏。

存储分配策略中的挑战

存储分配策略中的一些挑战会影响程序的性能。

开销： 当必须在运行时完成内存分配时，会出现此问题。

根据分配策略的不同，有不同的开销级别

• 基于堆栈的分配具有低开销。
• 基于堆的分配具有高开销。

内存使用： 当为数据结构分配和释放的内存块数量不正确时，这是一个挑战。 内存量因分配策略而异，例如堆栈大小有限，基于堆栈的分配范围非常有限。

存储分配中处理内存管理的策略

在计算机系统中分配和释放内存时，内存管理是一项非常重要的任务。 如果内存管理效率不高，则会出现各种问题，例如

• 内存泄漏
• 碎片化
• 过度分配

有两种方法可以帮助进行内存管理，即垃圾收集和碎片管理。

垃圾回收

编译器使用垃圾收集的概念自动处理分配和释放的过程。 当变量未在内存中使用时，会自动对其执行此操作。

垃圾收集的优点

• 它可以提高程序的效率。
• 它允许使用动态数据结构或变量。

垃圾收集的缺点

• 它比基于堆栈的分配慢。

碎片管理

这是一种以速度和效率方面影响程序性能的方法。 在此，内存被分成小部分，这些部分不能使用。

不同存储分配策略之间的比较

关于编译器设计中存储分配的常见问题

1. 为什么存储分配在编译器设计中至关重要？

答案： 编译器在存储分配中执行的重要工作是确定程序如何在计算机内存中分配内存位置。

2. 为什么基于堆的分配比基于堆栈的分配慢？

在基于堆的分配中，动态创建数据结构，以便可以在运行时完成内存分配。 在此，更新内存位置中的数据将花费更多时间，这会降低执行速度。