Статические и динамические объекты программ: компиляция против выполнения

Модуль "Объекты и ссылки" • урок 1 из 7 • ~6 минут

Что это такое

Статические объекты - те, чьи свойства (тип, размер памяти, связи) определяются по тексту программы еще при компиляции и остаются неизменными до самого конца работы. Компилятор смотрит на int x[10]; и уже знает про этот массив все: десять целых чисел, ни больше ни меньше.

Динамические объекты - те, чьи свойства или само существование определяются в процессе выполнения (runtime). Сколько элементов будет в массиве, выяснится, когда пользователь введет число; объект появится, когда программа попросит под него память, и исчезнет, когда память освободят.

Зачем это нужно

У каждого подхода свои сильные стороны:

• Статика - надежность и скорость. Компилятор может заранее проверить типы, поймать ошибки до запуска и раз и навсегда распределить память: во время работы на это не тратится ни такта.
• Динамика - гибкость. Программа подстраивается под входные данные неизвестного размера, создает объекты "на лету" и возвращает память, когда объекты больше не нужны.

Как физически организованы статические и динамические объекты программ

• Распределение памяти. Если память под объект выделяет транслятор и ее объем не меняется - объект статический. Если память выделяется во время работы из специальной области - кучи (heap) - и может меняться, объект динамический.
• Уровень изменчивости языка. В статически типизированных языках (C, Pascal) характеристики объектов менять трудно - зато программы быстрые. В языках с неограниченным динамизмом (Python, Lisp) характеристики можно менять свободно прямо во время работы - за счет скорости.

Оба вида объектов в одной программе на C

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
    /* Статический объект: размер и тип зафиксированы при компиляции */
    int staticArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

    int n = 10; /* размер выясняется в рантайме, например вводится пользователем */

    /* Динамический объект: память выделяется во время выполнения, из кучи */
    int* dynamicArray = (int*)malloc(n * sizeof(int));

    if (dynamicArray != NULL) {
        dynamicArray[0] = 42;
        /* Динамический объект нужно уничтожить вручную */
        free(dynamicArray);
    }

    return 0;
}

Обратите внимание: у динамического массива нет собственного имени - есть только указатель dynamicArray, через который к нему можно добраться. Что такое указатель, разберем в следующем уроке.