为什么栈要比堆速度要快

本文探讨了栈与堆在速度上的差异,主要从CPU指令支持、缓存层次、数据存储机制和语言优化四个方面进行阐述。栈由于受到CPU直接指令支持和一级缓存的优势,处理速度优于在二级缓存中存储的堆。此外,栈的LIFO原则和优化的内存管理使其在数据定位上更高效,而堆的随机分配和内存碎片问题则可能导致较慢的访问速度。不同语言对栈的优化也进一步加剧了这种速度差异,例如Swift对短结构体的栈内联处理。

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大部分开发人员都知道栈和堆的区别, 网上搜索也有一大堆, 但是, 具体解释栈和堆的速度差异, 找到的信息却是寥寥无几, 而且, 也都比较混乱. 在这里, 就我所知的情况, 大致描述一下栈为什么要比堆快的原因. 

首先, 栈是由CPU提供指令支持的, 在指令的处理速度上, 对栈数据进行处理的速度自然要优于由操作系统支持的堆数据. 

其次,栈是在一级缓存中做缓存的, 而堆则是在二级缓存中, 两者在硬件性能上差异巨大. 

再者,栈是本着LIFO原则的存储机制, 对栈数据的定位相对比较快速, 而堆则是随机分配的空间, 处理的数据比较多, 无论如何, 至少要两次定位. 还有内存碎片,查找浪费时间的原因。

最后, 各语言对栈的优化支持要优于对堆的支持, 比如swift语言中, 三个字及以内的struct结构, 可以在栈中内联, 从而达到更快的处理速度. 

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