تفاوت بین حافظه استاتیک و دینامیک چیست

---

حافظه استاتیک و دینامیک دو روش اصلی تخصیص حافظه در برنامه‌نویسی هستند که تفاوت‌های کلیدی در زمان تخصیص، اندازه و انعطاف‌پذیری دارند. درک این تفاوت‌ها برای مدیریت بهینه حافظه و جلوگیری از مشکلات رایج مانند نشت حافظه ضروری است.

**حافظه استاتیک (Static Memory Allocation):**

* **زمان تخصیص:** حافظه استاتیک در **زمان کامپایل** تخصیص داده می‌شود. یعنی قبل از اینکه برنامه اجرا شود، کامپایلر تصمیم می‌گیرد چه مقدار حافظه برای هر متغیر یا ساختار داده‌ای نیاز است.
* **اندازه:** اندازه حافظه استاتیک **در زمان کامپایل مشخص** و **ثابت** است. این اندازه در طول اجرای برنامه تغییر نمی‌کند.
* **انعطاف‌پذیری:** انعطاف‌پذیری حافظه استاتیک **محدود** است. نمی‌توان اندازه آن را در زمان اجرا تغییر داد.
* **مدیریت:** مدیریت حافظه استاتیک **به صورت خودکار** توسط کامپایلر انجام می‌شود. نیازی نیست برنامه به طور صریح حافظه را تخصیص یا آزاد کند.
* **طول عمر:** حافظه استاتیک معمولاً **تا پایان اجرای برنامه** معتبر است.
* **محل ذخیره سازی:** معمولاً در بخش **داده (Data segment)** حافظه برنامه ذخیره می‌شود.
* **مثال:** متغیرهای سراسری (Global variables)، متغیرهای محلی با کلمه کلیدی `static` در C/C++‎، رشته‌های ثابت (String literals).
* **مزایا:**
* **سرعت:** دسترسی به حافظه استاتیک بسیار سریع است، زیرا آدرس حافظه در زمان کامپایل مشخص است.
* **سادگی:** مدیریت آن ساده است و نیازی به تخصیص و آزادسازی دستی ندارد.
* **معایب:**
* **عدم انعطاف‌پذیری:** اندازه حافظه ثابت است و نمی‌توان آن را در زمان اجرا تغییر داد، که ممکن است باعث هدر رفتن حافظه یا محدود شدن برنامه شود.
* **محدودیت اندازه:** اندازه حافظه استاتیک باید از قبل مشخص باشد، که برای داده‌هایی که اندازه آن‌ها در زمان اجرا تعیین می‌شود مناسب نیست.

**حافظه دینامیک (Dynamic Memory Allocation):**

* **زمان تخصیص:** حافظه دینامیک در **زمان اجرا (Run-time)** تخصیص داده می‌شود. برنامه در حین اجرا می‌تواند بر اساس نیاز خود حافظه درخواست کند.
* **اندازه:** اندازه حافظه دینامیک می‌تواند **در زمان اجرا تعیین شود** و **قابل تغییر** است.
* **انعطاف‌پذیری:** انعطاف‌پذیری حافظه دینامیک **بسیار بالا** است. برنامه می‌تواند مقدار حافظه مورد نیاز خود را در حین اجرا تغییر دهد.
* **مدیریت:** مدیریت حافظه دینامیک **به عهده برنامه‌نویس** است. برنامه‌نویس باید به طور صریح حافظه را تخصیص و پس از استفاده آزاد کند (با استفاده از توابعی مانند `malloc` و `free` در C/C++‎ یا `new` و `delete`).
* **طول عمر:** طول عمر حافظه دینامیک توسط برنامه‌نویس کنترل می‌شود. حافظه تا زمانی که صریحاً آزاد نشود معتبر باقی می‌ماند.
* **محل ذخیره سازی:** معمولاً در **هپ (Heap)** حافظه برنامه ذخیره می‌شود.
* **مثال:** ایجاد آرایه‌هایی با اندازه متغیر، ایجاد لیست‌های پیوندی، درخت‌ها و سایر ساختارهای داده‌ای که اندازه آن‌ها در زمان اجرا مشخص می‌شود.
* **مزایا:**
* **انعطاف‌پذیری:** برنامه می‌تواند مقدار حافظه مورد نیاز خود را در حین اجرا تغییر دهد، که برای داده‌هایی با اندازه نامشخص بسیار مناسب است.
* **بهره‌وری حافظه:** حافظه تنها زمانی تخصیص داده می‌شود که واقعاً مورد نیاز باشد، که باعث صرفه‌جویی در حافظه می‌شود.
* **معایب:**
* **پیچیدگی:** مدیریت حافظه دینامیک پیچیده‌تر است و نیاز به دقت بیشتری دارد.
* **خطاها:** اشتباه در مدیریت حافظه دینامیک می‌تواند منجر به مشکلاتی مانند نشت حافظه (Memory Leak) (تخصیص حافظه بدون آزادسازی) و اشاره‌گرهای معلق (Dangling Pointers) (اشاره به حافظه‌ای که آزاد شده) شود.
* **سرعت:** تخصیص و آزادسازی حافظه دینامیک معمولاً کندتر از تخصیص حافظه استاتیک است.

**خلاصه:**

| ویژگی | حافظه استاتیک | حافظه دینامیک |
|---------------------|-----------------------------------------|----------------------------------------------------|
| زمان تخصیص | زمان کامپایل | زمان اجرا |
| اندازه | ثابت | متغیر |
| انعطاف‌پذیری | محدود | بالا |
| مدیریت | خودکار | دستی (بر عهده برنامه‌نویس) |
| محل ذخیره سازی | Data segment | Heap |
| سرعت | سریع | کندتر |
| احتمال خطا | کم | بالا (نشت حافظه، اشاره‌گرهای معلق) |

**چه زمانی از کدام استفاده کنیم؟**

* **حافظه استاتیک:** زمانی که اندازه داده‌ها در زمان کامپایل مشخص است و نیازی به تغییر اندازه در زمان اجرا نیست.
* **حافظه دینامیک:** زمانی که اندازه داده‌ها در زمان کامپایل مشخص نیست یا نیاز به تغییر اندازه در زمان اجرا وجود دارد.

به طور کلی، استفاده از حافظه دینامیک باعث افزایش انعطاف‌پذیری برنامه می‌شود، اما نیازمند دقت بیشتری در مدیریت حافظه است تا از بروز خطاها جلوگیری شود. انتخاب بین این دو روش بستگی به نیازهای خاص برنامه و نوع داده‌هایی که با آن سروکار دارید دارد.