C におけるスタックとヒープ: それぞれをいつ使用する必要がありますか?

C でのスタックとヒープの使用状況を理解する

C プログラミングではメモリを効果的に管理することが重要です。変数を保存する場所を決定するときは、スタックとヒープのどちらを使用するかを決定する必要があります。

スタックとヒープ: 寿命の問題

一般的な考えに反して、パフォーマンスはスタックとヒープのどちらを選択するかは、主な要素ではありません。主な違いは、変数の存続期間にあります。

• Stack: 関数内でのみアクセスできるローカル変数を関数内に格納します。これらの変数は、関数が返されるときに自動的に破棄されます。

• ヒープ: オブジェクト、めったに使用されない変数、および宣言した関数より長く存続する必要がある大きなデータ構造を格納します。

  具体的な例Clarity

次のコード スニペットを考えてみましょう:

class Thingy;

Thingy* foo( ) 
{
  int a; // Stack-allocated integer
  Thingy B; // Stack-allocated Thingy object
  Thingy *pointerToB = &B; // Pointer to stack-allocated object
  Thingy *pointerToC = new Thingy(); // Heap-allocated Thingy object
  
  // Safe: Heap-allocated Thingy outlives foo()
  return pointerToC;

  // Unsafe: Stack-allocated Thingy will be destroyed upon foo() return
  return pointerToB;
}

この例では:

• a と B は次の場所に保存されます。 foo() に対してローカルであるためスタック。
• pointerToB は a を指します。スタック割り当てオブジェクト。
• pointerToC は、foo() よりも存続するヒープ割り当てオブジェクトを指します。

• スタック割り当てオブジェクトであるため、pointerToB を返そうとするとクラッシュが発生する可能性があります。

  重要な区別: コンピューターの現実vs. 言語抽象化

スタックの概念を理解するには、基礎となるマシンをより深く理解する必要があります。 「ヒープ」と「スタック」はコンパイラの発明であり、コンピュータのメモリは単にアドレスの配列にすぎません。コールスタックや呼び出し規約などの概念を調べることで、マシンがどのように機能を実行し、メモリを管理するかを理解できます。

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