Cập nhật nội dung chi tiết về Sự Khác Nhau Giữa Bộ Nhớ Stack Và Heap? mới nhất trên website Cuocthitainang2010.com. Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu ngoài mong đợi của bạn, chúng tôi sẽ làm việc thường xuyên để cập nhật nội dung mới nhằm giúp bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.
Stack Heap
Vùng nhớ được cấp phát khi chương trình được biên dịch.
Vùng nhớ được cấp phát khi chạy chương trình (run-time).
Vùng nhớ stack được sử dụng cho việc thực thi thread. Khi gọi hàm, các biến cục bộ của hàm được lưu trữ vào block của stack (theo kiểu LIFO). Cho đến khi hàm trả về giá trị, block này sẽ được xóa tự động. Hay nói cách khác, các biến cục bộ được lưu trữ ở vùng nhớ stack và tự động được giải phóng khi kết thúc hàm.
Vùng nhớ heap được dùng cho cấp phát bộ nhớ động (malloc( ), new( )). Vùng nhớ được cấp phát tồn tại đến khi lập trình viên giải phóng vùng nhớ bằng lệnh free( ) hoặc delete.
Kích thước vùng nhớ stack được fix cố định. Chúng ta không thể tăng hoặc giảm kích thước vùng nhớ stack. Nếu không đủ vùng nhớ stack, gây ra stack overflow. Hiện tượng này xảy ra khi nhiều hàm lồng nhau hoặc đệ quy nhiều lần dẫn đến không đủ vùng nhớ.
Khi kích thước vùng nhớ heap không đủ cho yêu cầu malloc( ), new. Hệ điều hành sẽ có cơ chế tăng kích thước vùng nhớ heap.
Ví dụ: Minh họa stack được sử dụng khi gọi hàm
int MAX(int, int); void main( void ) { int a = 5, b = 7; int max = MAX(a, b); printf("nMAX(%d, %d) = %d", a, b, max); getch(); } int MAX(int a, int b) { }Giải thích:
Các bạn nhìn Call Stack sẽ thấy hàm main( ) gọi hàm MAX( ). Hàm main( ) và MAX( ) được lưu theo quy tắc (LIFO: last in – first out). Khi kết thúc hàm MAX( ), các thông tin lưu trữ hàm MAX( ) bị xóa, stack chỉ lưu trữ thông tin của hàm main( ). Tương tự như vậy, khi kết thúc hàm main( ), stack được xóa hoàn toàn.
Sự Khác Nhau Giữa Bộ Nhớ Heap Và Bộ Nhớ Stack Trong Lập Trình Là Gì?
Bộ nhớ Heap và bộ nhớ Stack bản chất đều cùng là vùng nhớ được tạo ra và lưu trữ trong RAM khi chương trình được thực thi. Sự khác biệt cơ bản nhất giữa hai loại bộ nhớ này đó là bộ nhớ Stack được dùng để lưu trữ các biến cục bộ trong hàm, tham số truyền vào hàm, địa chỉ trả về của hàm trong khi bộ nhớ Heap được dùng để lưu trữ vùng nhớ cho các biến con trỏ được cấp phát động bởi các hàm malloc - calloc - realloc (trong C) hoặc từ khóa new (trong C++, Java,…).
Ví dụ trong ngôn ngữ lập trình C++:
Ngoài ra, còn rất nhiều trọng điểm để so sánh sự khác nhau giữa bộ nhớ Heap và bộ nhớ Stack như:
Kích thước vùng nhớ
Kích thước của bộ nhớ Stack là cố định, tùy thuộc vào từng hệ điều hành, ví dụ hệ điều hành Windows là 1 MB, hệ điều hành Linux là 8 MB (lưu ý là con số có thể khác tùy thuộc vào kiến trúc hệ điều hành của bạn).
Kích thước của bộ nhớ Heap là không cố định, có thể tăng giảm do đó đáp ứng được nhu cầu lưu trữ dữ liệu của chương trình.
Đặc điểm vùng nhớ.
Vùng nhớ Stack được quản lý bởi hệ điều hành, dữ liệu được lưu trong Stack sẽ tự động hủy khi hàm thực hiện xong công việc của mình.
Vùng nhớ Heap được quản lý bởi lập trình viên (trong C hoặc C++), dữ liệu trong Heap sẽ không bị hủy khi hàm thực hiện xong, điều đó có nghĩa bạn phải tự tay hủy vùng nhớ bằng câu lệnh free (trong C), và delete hoặc delete [] (trong C++), nếu không sẽ xảy ra hiện tượng rò rỉ bộ nhớ. Ở các ngôn ngữ lập trình bậc cao như .NET, Java, … đã có chế dọn rác tự động (Garbage Collection), bạn không cần phải tự tay hủy vùng nhớ Heap nữa.
Vấn đề lỗi xảy ra đối với vùng nhớ:
Bởi vì bộ nhớ Stack cố định nên nếu chương trình bạn sử dụng quá nhiều bộ nhớ vượt quá khả năng lưu trữ của Stack chắc chắn sẽ xảy ra tình trạng tràn bộ nhớ Stack (Stack overflow), các trường hợp xảy ra như bạn khởi tạo quá nhiều biến cục bộ, hàm đệ quy vô hạn,…
Ví dụ về tràn bộ nhớ Stack với hàm đệ quy vô hạn:
int foo(int x){ printf("De quy khong gioi hann"); return foo(x); }Nếu bạn liên tục cấp phát vùng nhớ mà không giải phóng thì sẽ bị lỗi tràn vùng nhớ Heap (Heap overflow).
Nếu bạn khởi tạo một vùng nhớ quá lớn mà vùng nhớ Heap không thể lưu trữ một lần được sẽ bị lỗi khởi tạo vùng nhớ Heap thất bại.
Ví dụ trường hợp khởi tạo vùng nhớ Heap quá lớn:
int *A = (int *)malloc(18446744073709551615);Khi nào nên sử dụng bộ nhớ Stack và bộ nhớ Heap
Khi bạn không biết chính xác cần bao nhiêu vùng nhớ là đủ để lưu trữ dữ liệu trong khi chương trình đang chạy thì dùng bộ nhớ Heap (ví dụ điển hình là cấp phát động của mảng), còn lại thì sử dụng bộ nhớ Stack.
Hoặc khi dữ liệu quá lớn vượt quá khả năng của Stack thì bạn nên dùng Heap.
Sự Khác Biệt Giữa Stack Và Heap Trong Lập Trình C#
Như các bạn đã biết c# là một ngôn ngữ đa năng, mạnh mẽ và hướng đối tượng. Trong lập trình c# quản lý về cấp phát bộ nhớ và dọn dẹp rác được thực hiện một cách tự động. Tuy nhiên đối với các bạn mới học lập trình c# thì cần hiểu quan tâm đến cơ chế hoạt động của chúng ra sao. Bên cạnh đó những người chưa rõ cũng nên đọc bài viết để hiểu được rõ cách thức hoạt động của một số biến trong lập trình. Bài viết này tôi sẽ khái quát về Stack và Heap các loại biến và giải thích cách hoạt động của chúng.
.Net framwork lưu trữ tất cả các phần tử của mình ở 2 nơi trong bộ nhớ đó là Stack và Heap. Cả Stack và Heap đều có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thi hành code. Chúng được đặt trong bộ nhớ điều hành trên máy và chứa những phần của thông tin và chúng ta cần để vận hành.
Sự khác nhau giữa Stack và Heap.
Các bạn hãy hình dùng Stack như một tập hợp các ngăn xếp mà ngăn đầu tiên nằm ở trên cùng. Chúng ta chỉ có thể làm việc được với ngăn xếp trên cùng ấy. Sau khi làm việc với ngăn trên cùng chúng ta phải “vứt” nó đi thì mới làm việc được với ngăn xếp tiếp theo. Còn Heap cũng tương tự như Stack nhưng mục đích sử dụng của Heap là để lưu trữ thông tin chứ không phải lưu lại tất cả các lần thi hành lệnh như stack và tất cả thông tin được lưu trên Heap có thể được truy cập bất kì thời điểm nào. Không có sự phụ thuộc dữ liệu nào được phép truy cập như stack. Nếu Heap là một đống quần áo sạch sẽ trên giường mà bạn có thể thử bất cứ cái nào thì stack như một hộp chứa đồ mà bạn phải lấy cái trước ra rồi mới lấy được cái sau.
Hình ảnh trên không thực sự đúng với những gì diễn ra trong bộ nhớ nhưng có thể cho bạn thấy sự khác biệt giứa Stack và Heap.
Stack có thể tự duy trì, có nghĩa là nó cơ bản có thể quản lý được bộ nhớ của nó, khi “hộp” đầu tiên không được sử dụng nó sẽ được vứt đi. Còn Heap lại khác, chúng ta phải quan tâm đến các dữ liệu dư thừa và việc giữ Heap được “sạch sẽ”.
Cái gì được lưu trong Stack và Heap?
Chúng ta có 4 thứ sẽ được lưu trữ trong Stack và Heap đó là : Tham trị, tham chiếu, con trỏ và các chỉ dẫn.
Các tham trị
Trong C# tất cả những biến được khai báo như sau là tham trị (Năm trong System. ValueType)
bool
byte
char
decimal
double
enum
float
int
long
sbyte
short
struct
uint
ulong
ushort
Tham chiếu
class
interface
delegate
object
string
Con trỏ
Loại thứ 3 được lưu trữ trong bộ nhớ là con trỏ. Con trỏ được quản lý bởi Common Language Nó khác với biến tham chiếu ,biến tham chiếu thì có thể được truy cập bởi một con trỏ. Con trỏ chiếm một vị trí nào đó trong bộ nhớ và sẽ trỏ đến một ví trí khác. Con trỏ có thể truy cập đến mọi thứ bạn lưu trong stack và heap và giá trị của nó có thể là một địa chỉ nhớ hoặc rỗng.
Chỉ dẫn
Tôi sẽ đề cập đến chỉ dẫn ở phần sau của bài viết này.
Làm sao để biết cái gì được làm ở đâu?Chúng ta có 2 quy tắc sau:
Tham chiếu thì luôn được thực hiện trong Heap
Con trỏ và tham trị luôn được thực hiện ở nơi nó được định nghĩa. Điều này khá phức tạp, để hiểu được bạn cần hiểu thêm về cách làm việc của stack.
Stack như tôi đã giới thiệu, dùng để giữ lại các bước thực hiện khi bạn coding. Bạn có thể hình dung nó giống như trạng thái của một thread và mỗi một thread sẽ có một stack riêng cho nó. Khi coding bạn gọi một hàm thì lời gọi hàm và các tham số của hàm sẽ được lưu vào stack. Và chúng ta sẽ thao tác với các biến ở trong hàm nằm trên đầu stack. Các bạn hãy xem ví dụ sau để hiểu rõ hơn.
1
2
3
4
5
6
public
int
AddFive
(
int
pValue
)
{
int
result
;
result
=
pValue
+
5
;
return
result
;
}
Các bạn hãy nhìn vào hình vẽ. Biến kiểu int pValue được nằm trên cùng sau đó mới đến tên hàm AddFive().
Chú ý rẳng hình ảnh chỉ có tính chất minh họa.
Tiếp đến, Thread thi hành method sẽ thực hiện theo nội dung của hàm AddFive() và một trình biên dịch JIT Sẽ được thực hiện nếu đây là lần đầu tiên chúng ta gọi đến nó. Nếu bạn chưa rõ JIT là gì bạn có thể tham khảo bài viết: Phân biệt các khái niệm trong .NET
Và sau khi hàm đó được thực hiện chúng ta cần phải có bộ
nhớ để lưu biến kết quả và đó chính là một nơi trong stack.
Khi hàm kết thúc kết quả sẽ được trả về và được lưu trong biến result.
Và vùng nhớ trong stack sẽ được giải póng bằng cách đưa con trỏ đến một vùng nhớ khác nơi hàm AddFive() bắt đầu và chúng ta sẽ đi xuống hàm tiếp theo trong stack.
Trong ví dụ này, biến “result” là một nơi trong stack. Như ta đã thấy, cứ lúc nào một biến trong method được khai báo thì nó sẽ được đặt vào stack
Tuy nhiên kiểu giá trị cũng được lưu trong Heap. Hãy nhớ quy tắc, Kiểu giá trị luôn đến nơi nó được khai báo? Vậy thì nếu một biến kiểu giá trị được khai báo ngoài hàm nhưng trong một kiểu tham chiếu nó sẽ nằm ở trong kiểu tham chiếu trên Heap.
Chúng ta có lớp class MyInt đây là kiểu tham chiếu vì nó là một class
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
public
class
MyInt
{
public
int
MyValue
;
}
V
à
h
à
m
sau
đấ
y
đượ
c
th
ự
c
hi
ệ
n
:
public
MyInt
AddFive
(
int
pValue
)
{
MyInt
result
=
new
MyInt
(
)
;
result
.
MyValue
=
pValue
+
5
;
return
result
;
}
Như tôi đã nói, thread bắt đầu thi hành hàm và những tham số của nó sẽ được đặt vào trong stack của thread đó.
Nó bắt đầu có sự khác biệt với ví dụ trước.
Sau khi hàm AddFive() kết thúc, chúng ta sẽ dọn dẹp ….
không có một con trỏ nào trỏ đến MyInt.
Đây là lúc chúng ta cần đến bộ dọn dữ liệu rác . Mỗi lần chương trình của chúng ta gần vượt qua giới hạn bộ nhớ, chúng ta sẽ cần thêm không gian trong heap. Bộ dọn dữ liệu rác sẽ dừng tất cả các thread lại (a FULL STOP), tìm tất cả các đối tượng trong heap mà đang không được truy cập bởi chương trình chính và xóa nó đi. Bộ dọn dữ liệu rác cũng sẽ tổ chức lại các đối tượng để tạo không gian nhớ và điều chỉnh tất cả các con trỏ đến các đối tượng ở cả stack và Heap. Bạn có thể nghĩ rằng đây là một sự cản trở tới quá trình thực hiện chương trình, do đó việc sắp xếp dự liệu trong stack và Heap là rất cần thiết để có một chương trình tối ưu.
Khi chúng ta sử dụng kiểu tham chiếu, chúng ta phải phân chia con trỏ đến kiểu, không phải chỉ quan tâm đến riêng kiểu tham chiếu tuy nhiên khi chúng ta sử dụng kiểu giá trị chúng ta chỉ cần quan tâm đến bản thân kiểu đó. Nghe có vẻ khó hiểu? Hãy nghiên cứu ví dụ sau:
Nếu chúng ta thực thi hàm sau:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
public
int
ReturnValue
(
)
{
int
x
=
new
int
(
)
;
x
=
3
;
int
y
=
new
int
(
)
;
y
=
x
;
y
=
4
;
return
x
;
}
Chúng ta sẽ nhận về giá trị 3, khá là đơn giản phải không?
Tuy nhiên nếu chúng ta sử dụng MyInt class từ trước
1
2
3
4
public
class
MyInt
{
public
int
MyValue
;
}
sau đó chúng ta thực hiện method sau:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
public
int
ReturnValue2
(
)
{
MyInt
x
=
new
MyInt
(
)
;
x
.
MyValue
=
3
;
MyInt
y
=
new
MyInt
(
)
;
y
=
x
;
y
.
MyValue
=
4
;
return
x
.
MyValue
;
}
Chúng ta sẽ nhận được kết quả là 4.
Tại sao lại như vậy?
ở ví dụ đầu tiên mọi thư như được sắp sẵn như sau:
1
2
3
4
5
6
7
public
int
ReturnValue
(
)
{
int
x
=
3
;
int
y
=
x
;
y
=
4
;
return
x
;
}
ở ví dụ sau chúng ta không nhận về 3 bời vì cả 2 biến x và y đều trỏ đến 2 đối tượng trên Heap.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
public
int
ReturnValue2
(
)
{
MyInt
x
;
x
.
MyValue
=
3
;
MyInt
y
;
y
=
x
;
y
.
MyValue
=
4
;
return
x
.
MyValue
;
}
5
/
5
(
10
votes
)
Sự Giống Và Khác Nhau Của Các Loại Bộ Nhớ Trong Máy Tính
Sự giống và khác nhau của các loại bộ nhớ trong máy tính
Đều là bộ phận được sử dụng để lưu trữ thông tin, dữ liệu máy tính là điểm tương đồng cơ bản nhất giữa bộ nhớ ngoài và bộ nhớ trong của máy tính. Mọi dữ liệu về phần mềm, chương trình, hoạt động đang diễn ra của máy tính đều được lưu trữ trên các loại bộ nhớ này.
Bên cạnh chức năng cơ bản, hệ thống nhớ của máy tính còn là bộ phận đảm bảo máy có thể khởi động, vận hành mượt mà, không giật lag. Máy cần có dung lượng RAM lớn để hoạt động đa nhiệm ổn định, ổ cứng tốc độ đọc nhanh cao để chạy phần mềm ổn định…
Chức năng cơ bản giữa các loại bộ nhớ trong máy tính là giống nhau nhưng về đặc điểm, nhiệm vụ thực sự, đặc điểm lại có khá nhiều điểm khác biệt:
Ngoài ROM thì RAM và bộ nhớ đệm Cache của bộ nhớ trong thực hiện hiện nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu tạm thời. Dữ liệu trong cả 2 loại bộ nhớ trong này đều sẽ mất đi nếu nguồn điện bị ngắt. Dữ liệu được lưu trữ trong RAM và bộ nhớ đệm Cache được lưu lại giúp CPU có thể truy xuất và xử lý dữ liệu nhanh hơn.
Riêng với ROM, dữ liệu đã được lập trình sẵn nên chức năng của nó chỉ là đọc.
Bộ nhớ trong được gắn bên trong thùng máy. Tốc độ đọc ghi của bộ nhớ trong cao hơn nhiều so với những thiết bị của bộ nhớ ngoài.
Bộ nhớ ngoài là những thiết bị dùng ngoài thùng máy, có chức năng lưu trữ, sao lưu dữ liệu của máy. Những dữ liệu này sẽ không biến mất ngay cả khi ngắt máy. Tuy tốc độ đọc ghi của bộ nhớ ngoài thấp nhưng vì mức giá trên mỗi Gigabyte thấp nên đây chính là lựa chọn tối ưu với những ai có nhu cầu lưu trữ tệp, dữ liệu lớn.
Với sự so sánh kể trên, hy vọng bạn có thể phân biệt được điểm khác nhau của các loại bộ nhớ trong máy tính.
Bộ nhớ trong hay bộ nhớ ngoài quan trọng hơn?
Bộ nhớ ngoài hay bộ nhớ trong, không có cái nào quan trọng hơn cái nào vì không có chúng máy của bạn khó có thể hoạt động ổn định. Có nhiều lý do để khẳng định như vậy:
Chất lượng RAM ảnh hưởng lớn đến độ ổn định, tốc độ xử lý nhanh chóng của máy tính. Một số thông số quan trọng của RAM như:
DDR3, DDR4: tốc độ truyền tải dữ liệu những loại RAM này khác nhau, DDR4 được đánh giá cao hơn DDR3.
Bus: giá trị càng lớn, tốc độ truyền tải dữ liệu của RAM càng nhanh
Băng thông: tốc độ đọc ghi. Giá trị này ảnh hưởng lớn đến khả năng load khi bạn chuyển giữa các tab đang hoạt động.
Bất cứ một chỉ số nào thay đổi ở RAM cũng ảnh hưởng đến tốc độ truy xuất dữ liệu trên máy tính của bạn. Ngay cả số lượng thanh RAM trong máy cũng ảnh hưởng đến tốc độ xử lý này. Máy có nhiều thanh RAM sẽ hình thành hệ thống truyền thông tin đa kênh → Mỗi chu kì sẽ tăng nhiều lần hiệu quả nạp xuất dữ liệu.
Ổ cứng đang trở thành một thiết bị thuộc bộ nhớ ngoài không thể thiếu trong máy tính để bàn. Ổ đĩa cứng giúp lưu trữ lượng lớn dữ liệu, hỗ trợ chạy phần mềm máy tính nhanh hơn. Với những PC đặc thù như: thiết kế đồ họa, dựng video, gaming thì ổ cứng lại càng được chú trọng đầu tư hơn.
Một ổ cứng dung lượng lớn, chất lượng sẽ giúp máy khởi động chương trình, phần mềm, ứng dụng nặng nhanh hơn. Hiện nay, ổ cứng máy tính thường được gắn trực tiếp vào thùng máy tính.
Ổ cứng Kingston được đánh giá cao về chất lượng
⇒ Bộ nhớ trong hay bộ nhớ ngoài đều quan trọng với máy tính. Tùy vào nhu cầu sử dụng, bạn cần nâng cấp, lựa chọn từng thiết bị cho phù hợp.
Bạn đang đọc nội dung bài viết Sự Khác Nhau Giữa Bộ Nhớ Stack Và Heap? trên website Cuocthitainang2010.com. Hy vọng một phần nào đó những thông tin mà chúng tôi đã cung cấp là rất hữu ích với bạn. Nếu nội dung bài viết hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!