Was ist statische Zuordnung?

Beim Schreiben von Computercode gibt es viele Dinge zu verstehen. Jede Programmiersprache ist anders und hat ihre eigene Syntax und Struktur. Eines der Dinge, die vielen Programmiersprachen gemeinsam sind, ist die Notwendigkeit, Variablen zu setzen. Variablen speichern Daten auf eine Weise, auf die in Zukunft verwiesen werden kann.

Sie können einer Variablen unter anderem verschiedene Werte zuweisen, z. B. Textzeichenfolgen, Zahlen oder ein Array von Daten. In vielen Sprachen müssen Sie angeben, welche Art von Daten in einer Variablen gespeichert werden, sodass Sie beispielsweise nur auf Zahlen beschränkt sind.

Ein weiterer Unterschied zwischen den Programmiersprachen ist die Notwendigkeit, den Zuordnungstyp einer Variablen zu deklarieren. Einige Sprachen erfordern dies nicht, während andere streng sind. Es gibt zwei Hauptzuordnungstypen: Statisch und Dynamisch.

Statisch vs. Dynamisch

Eine statische Variable ist eine Variable, deren Größe bestimmt wird, bevor die Anwendung überhaupt ausgeführt wird. Es wird zur Kompilierzeit vom Compiler gesetzt. Beispielsweise kann ein String definiert werden, der eine endgültige Länge hat. Der zum Speichern einer langen Zeichenfolge benötigte Speicherplatz wird dann vom Compiler statisch zugewiesen.

Die Alternative ist die dynamische Zuordnung. Hier wird die Größe der Variablen vom Programm während der Ausführung festgelegt. Das Programm enthält Logik zum Anpassen der der Variablen zugewiesenen Speichermenge, sodass sie sich im Laufe der Zeit ändern kann, wenn mehr oder weniger Speicherplatz benötigt wird. Dies bietet in der Regel mehr Flexibilität bei der Speichernutzung als die statische Zuweisung, ist jedoch mit Leistungseinbußen verbunden. Einer der Hauptvorteile der dynamischen Zuweisung besteht darin, dass sie erst zugewiesen werden muss, wenn sie benötigt wird. Der Speicher kann freigegeben werden, wenn er nicht mehr benötigt wird, auch wenn das Programm noch läuft.

Statisch zugewiesene Variablen werden dauerhaft im Speicher gespeichert. Das heißt nicht, dass das Programm den in der Variablen gespeicherten Wert nicht ändern kann. Stattdessen bedeutet dies, dass die Menge an Speicher, die die Variable belegt, niemals geändert werden kann. Selbst wenn Sie die Variable von einem großen auf einen kleinen Wert ändern, können Sie keinen dieser jetzt unnötigen Speicherplatz freigeben. Sie können den verfügbaren Speicherplatz auch nicht erhöhen. Dies kann ein Problem sein, wenn die Variable Benutzereingaben mit variabler Länge speichern soll.

Funktionen und Unterprogramme

Statische Variablen werden im Stack und nicht im Heap gespeichert. Dadurch bleiben sie in der Instanz verfügbar, in der sie erstellt wurden. Statisch zugewiesene Variablen im Hauptteil eines Programms bleiben während der gesamten Laufzeit der Anwendung gültig und im Speicher. Dies liegt daran, dass der Stack der Anwendung immer vorhanden ist. Wenn eine separate Funktion oder Klasse aufgerufen wird, erhält sie ihren Datensatz auf dem Stack, in dem neue statisch zugewiesene Variablen gespeichert werden können. Der Speicher für diese Variablen kann freigegeben werden, sobald die Klasse geschlossen wird, da der Datensatz vom Stack entfernt wird.

Abschluss

Bei der statischen Zuweisung wird Speicherplatz für eine Variable zugewiesen – der Compiler sperrt den Speicherplatz, der zur Kompilierzeit benötigt wird. Der Wert der Variablen kann sich zwar ändern, der dafür zugewiesene Speicherplatz jedoch nicht. Diese Begrenzung verhindert, dass Speicherplatz freigegeben wird, wenn er nicht benötigt wird. Es verhindert auch, dass bei Bedarf mehr Platz zur Verfügung gestellt wird. Die statische Zuordnung hat einen Leistungsvorteil gegenüber der dynamischen Zuordnung, ist jedoch weniger flexibel. Typischerweise werden sowohl statische als auch dynamische Variablen verwendet, da beide Vorteile bieten.