За счёт каких особенностей стек работает быстрее кучи?

Стек быстрее кучи по следующим причинам:

1. Выделение памяти:

   • Стек: Выделение происходит за счет простого инкрементации/декрементации указателя стека. Операция очень быстрая, O(1).
   • Куча: Требует поиска подходящего свободного блока памяти, что сложнее и медленнее, O(n) или O(log n) в зависимости от алгоритма аллокатора.

2. Локальность данных:

   • Стек: Данные, выделенные на стеке, расположены последовательно в памяти. Это улучшает кэширование и уменьшает промахи кэша.
   • Куча: Данные могут быть фрагментированы и разбросаны по памяти, что снижает локальность и эффективность кэша.

3. Управление временем жизни:

   • Стек: Память автоматически освобождается при выходе из области видимости функции. Это детерминировано и не требует дополнительной работы.
   • Куча: Требует ручного управления (в C/C++) или сборки мусора (в других языках, включая Swift с ARC), что добавляет накладные расходы и не является мгновенным.

4. Отсутствие накладных расходов на метаданные:

   • Стек: Каждому элементу не требуются дополнительные метаданные (например, информация о размере блока), так как размер известен во время компиляции (для локальных переменных) или определяется контекстом вызова функции.
   • Куча: Каждому выделенному блоку обычно требуются метаданные для управления аллокатором памяти.

// Пример: локальная переменная на стеке
func exampleStack() {
    var number: Int = 10 // Выделяется на стеке
    // ...
} // Память для number автоматически освобождается

// Пример: объект класса на куче
class MyObject {
    var value: Int = 0
}

func exampleHeap() {
    let obj = MyObject() // Выделяется на куче
    // ...
    // Память освобождается, когда счетчик ссылок достигает нуля (ARC)
}