Общеизвестно, что для большинства алгоритмов выделение и освобождение данных в стеке происходит намного быстрее, чем в куче. В C++ разница в коде примерно такая
double foo[n*n]
vs.
double* foo = new int[n*n]
Но есть ли существенные отличия, когда речь идет о доступе и расчетах с данными, лежащими либо в куче, либо в стеке? т.е. есть ли разница в скорости
foo[i]
Код должен работать на нескольких разных архитектурах, поэтому пробовать и измерять не получится.
Могут быть (сильно зависящие от системы) проблемы с расположением кеша и промахами чтения/записи. Если вы запускаете свою программу на данных стека и кучи, то вполне возможно (в зависимости от архитектуры вашего кэша), что вы столкнетесь с большим количеством промахов кэша, чем если бы вы запускали ее полностью в одной непрерывной области памяти. стек. Вот статья по этому вопросу Эндрю Аппеля (из SML/NJ) и Чжун Шао, где они исследуют именно эту вещь, потому что выделение стека/кучи является темой для реализации функциональных языков:
http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.48.3778
Они обнаружили некоторые проблемы с производительностью, связанные с промахами записи, но предположили, что они будут решены за счет усовершенствования кэширования.
Итак, я предполагаю, что для современного настольного/серверного компьютера, если вы не используете сильно оптимизированный код, специфичный для архитектуры, который передает данные по строкам кэша, вы не заметите никакой разницы между доступом к стеку и куче. Все может быть по-другому для устройств с небольшими кэшами (такими как контроллер ARM/MIPS), где игнорирование кэша в любом случае может иметь заметные последствия для производительности.
Стек будет чаще находиться в кэше ЦП, поэтому в некоторых (в большинстве?) случаях это может быть быстрее.
Но самый точный ответ, наверное, таков: это зависит...
В качестве отдельных утверждений это не имеет значения.
Мало что можно сказать без дополнительного контекста. Есть несколько эффектов в пользу стека, которыми практически всегда можно пренебречь.
стек, скорее всего, уже находится в кеше, а недавно выделенный блок кучи, скорее всего, нет. Тем не менее, это только первый штраф исполнения. Для значительных объемов данных вы все равно бы перебили кеш.
Само выделение стека немного дешевле, чем выделение кучи, потому что выделение проще.
В долгосрочной перспективе основной проблемой кучи обычно является фрагментация, «накопленная стоимость», которая (обычно) не может быть отнесена к отдельным выделениям, но может значительно увеличить стоимость дальнейших выделений.
Измерение этих эффектов, по крайней мере, сложно.
Рекомендация: здесь решающую роль играет не производительность. Портативность и масштабируемость рекомендуют использовать кучу для всех, кроме очень небольшого объема данных.
За исключением распределения, не должно быть заметной разницы между доступом к данным, будь то в стеке или в куче — в конце концов, это вся память.
