Co to jest alokacja statyczna?

Podczas pisania kodu komputerowego należy zrozumieć wiele rzeczy. Każdy język programowania jest inny, z własnym zestawem składni i struktur. Jedną z rzeczy wspólnych dla wielu języków programowania jest konieczność ustawiania zmiennych. Zmienne przechowują dane w sposób, do którego można się odwoływać w przyszłości.

Zmiennej można przypisywać różne wartości, takie jak między innymi ciągi tekstowe, liczby lub tablice danych. Wiele języków wymaga zadeklarowania, jaki typ danych będzie przechowywany w zmiennej, ograniczając na przykład tylko liczby.

Kolejną rzeczą, która różni języki programowania, jest konieczność zadeklarowania typu alokacji zmiennej. Niektóre języki tego nie wymagają, podczas gdy inne są rygorystyczne. Istnieją dwa główne typy alokacji: statyczna i dynamiczna.

Statyczny kontra dynamiczny

Zmienna statyczna to zmienna, której rozmiar jest określony przed uruchomieniem aplikacji. Jest ustawiany w czasie kompilacji przez kompilator. Na przykład można zdefiniować ciąg znaków o określonej długości. Przestrzeń pamięci potrzebna do przechowywania długiego łańcucha jest następnie alokowana statycznie przez kompilator.

Alternatywą jest alokacja dynamiczna. Tutaj rozmiar zmiennej jest ustawiany przez program podczas jego działania. Program zawiera logikę do dostosowywania ilości pamięci przydzielonej zmiennej, umożliwiając jej zmianę w czasie, jeśli potrzeba więcej lub mniej miejsca. Zwykle zapewnia to większą elastyczność w wykorzystaniu pamięci niż alokacja statyczna, ale wiąże się z pewnym kosztem wydajności. Jedną z głównych zalet alokacji dynamicznej jest to, że nie trzeba jej przydzielać, dopóki nie jest potrzebna. Pamięć można zwolnić, gdy nie jest już potrzebna, nawet jeśli program nadal działa.

Zmienne alokowane statycznie są trwale przechowywane w pamięci. Nie oznacza to, że program nie może zmienić wartości przechowywanej w zmiennej. Zamiast tego oznacza to, że ilość pamięci zajmowanej przez zmienną nigdy nie może zostać zmieniona. Nawet jeśli zmienisz zmienną z dużej wartości na małą, nie możesz zwolnić żadnej z tej niepotrzebnej teraz pamięci. Nie można również zwiększyć ilości dostępnego miejsca. Może to stanowić problem, jeśli zmienna jest przeznaczona do przechowywania danych wejściowych użytkownika o zmiennej długości.

Funkcje i podprogramy

Zmienne statyczne są przechowywane na stosie, a nie na stercie. Oznacza to, że pozostają one dostępne w instancji, w której zostały utworzone. Zmienne alokowane statycznie w głównej części programu zachowują ważność i pozostają w pamięci przez cały czas działania aplikacji. Dzieje się tak, ponieważ stos aplikacji jest zawsze dostępny. Kiedy wywoływana jest oddzielna funkcja lub klasa, zostaje ona umieszczona na stosie, w którym mogą być przechowywane nowe zmienne alokowane statycznie. Pamięć dla tych zmiennych może zostać zwolniona po zamknięciu klasy, gdy rekord zostanie zdjęty ze stosu.

Wniosek

Alokacja statyczna to przydzielanie miejsca w pamięci dla zmiennej — kompilator blokuje ilość miejsca potrzebną w czasie kompilacji. Podczas gdy wartość zmiennej może się zmieniać, ilość przydzielonego jej miejsca nie. Ten limit zapobiega zwalnianiu miejsca, jeśli nie jest potrzebne. Zapobiega to również udostępnieniu większej ilości miejsca, jeśli jest to wymagane. Alokacja statyczna ma przewagę wydajności nad alokacją dynamiczną, ale jest mniej elastyczna. Zazwyczaj używane są zarówno zmienne statyczne, jak i dynamiczne, ponieważ obie oferują korzyści.