Heapbereich

Der Heapbereich bezeichnet in der Informatik den Teil des Adressraums eines Prozesses, der für die dynamische Speicherverwaltung reserviert ist. Im Gegensatz zum Stack, der üblicherweise automatisch beim Funktionsaufruf angepasst wird, dient der Heap dazu, Objekte und Datenstrukturen zu speichern, deren Lebensdauer nicht an eine einzelne Funktion gebunden ist und die zur Laufzeit erzeugt und freigegeben werden müssen.

Der Heap wird vom Betriebssystem oder von der Laufzeitumgebung eines Programms als Speicherbereich bereitgestellt. Die Zuweisung erfolgt typischerweise über Bibliotheksroutinen wie malloc/free (C), new/delete (C++) oder über Garbage-Collection-Mechanismen in Sprachen wie Java oder C#. Objekte bleiben dort, bis sie freigegeben oder durch den GC gesammelt werden. Die Verwaltung kann manuell erfolgen oder automatisiert sein, je nach Sprache und Laufzeitumgebung.

Treiber für Komplexität sind Lebensdauer, Fragmentierung und Leistung. Objekte im Heap haben variable Lebensdauer. Die Verwaltung kann manuell erfolgen oder automatisiert sein. Typische Problemstellungen sind externe Fragmentierung (unzusammenhängende freie Blöcke) und innere Fragmentierung (zu große belegte Blöcke). Die Zuweisung und Freigabe ist in der Regel langsamer als Stackzugriffe, und Cacheeffizienz ist schwieriger.

Typische Allokationsmechanismen umfassen First-fit, Best-fit, Buddy-Systeme und Slab-Allocatoren; moderne Systeme verwenden oft hybride Ansätze. In vielen Laufzeitsystemen kann der Heap dynamisch vergrößert oder verkleinert werden, abhängig von Bedarf und Adressraumgrenzen.

Beispiele: In C/C++ wird der Heap durch malloc und free verwaltet; in Java liegt die Heap-Verwaltung in der JVM mit Garbage Collection; in Python erfolgt Allokation durch den Interpreter.

Siehe auch: Stack, Speicherverwaltung, Garbage Collection.