操作系统 - DRAM 中的堆栈是什么(递归期间会发生什么)

Question

我只是想更好地了解地址空间中的堆栈是什么（即你有代码/文本、堆、数据和堆栈）

基本上我的理解是堆栈包含局部变量，但是数据包含的内容和堆栈包含的内容有什么区别？ 数据变量不也是吗？

如果一个程序对函数a（）有一个递归调用，这是否意味着对于每个递归级别都有一个新的堆栈？

Answer 1

堆栈通常与数据的不同之处仅在于其使用和管理方式。虽然非局部变量本身通常具有已知的特定内存位置，但堆栈上的内容是相对于寄存器（堆栈指针或基指针或类似的东西）找到的。

堆栈

通常包含局部变量、传递的参数和用于管理堆栈本身的控制信息。

而且，如果您进行递归调用，则不会获得新的堆栈，只会获得新的堆栈帧。帧是与当前堆栈深度相关的堆栈块（无论是通过递归还是只是常规函数调用）。这就是使递归成为可能的原因，即给定深度的变量独立于其他深度的变量。

请记住，这当然完全取决于体系结构。我上面的描述是一种常见情况，但有些架构的堆栈方式不同，例如SPARC，System z和RCA1802。

更多细节可以在这里（框架如何工作）和这里（奇怪的堆栈）找到。

Answer 2

首先，一个小的澄清。堆栈不一定在 DRAM 中。它们只是可以在任何内存中形成的结构：DRAM，缓存，磁盘。

要了解堆栈

，您应该首先了解什么是堆栈。它就像一堆托盘，使其成为堆栈的属性是：

• 您只能访问堆栈的顶部元素
• 它是后进先出，即当您从堆栈中获取数据时，您会获得堆栈上最后存储的数据。

在堆栈中存储某些内容的行为称为 PUSH，删除它的行为称为 POP。 假设我对空堆栈执行以下操作：

推 A推 B推 C

然后堆栈将包含

C - 顶部B一个

现在，如果我执行一个 POP（请注意这里没有操作数），它将返回 C，堆栈将包含

B -- 堆栈顶部一个

所以处理器中的堆栈只是上述算法的硬件实现。

寄存器包含称为堆栈点的堆栈顶部的地址ISA（指令集架构）提供了 PUSH 和 POP 指令来访问堆栈变量，如我上面所示。

这是一个非常有用的结构。堆栈用于存储局部变量，基本上是要在函数调用结束时删除的临时数据。它特别有助于函数调用。调用函数时，新调用函数的局部变量的变量将推送到堆栈上。

foo(){
    int a;   
    int b;    // both registers containing a and b are PUSHed here on the stack 
    c = bar(); // pop the stack to get value of c 
    print c
}
bar(){
   int z; // local variables pushed on top of the stack
   z = ... 
   return z; // pop all local variables of bar(), then push z on the stack 
}

我希望以上内容有所帮助。

Answer 3

以下程序应该可以帮助您了解正在发生的事情。 您将看到文本、bss、堆和堆栈的指针示例。 文本通常是可执行代码，bss是静态/全局变量，堆是动态分配的内存，堆栈包含局部变量。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#define TESTS 10
int numfeed = 0;
int numdead = 0;
recurse(int x)
{
  u_int pattern=0xfeedface;
  u_int *otherpattern = malloc(4);
  *otherpattern = 0xdeadbeef;
  printf("Feedface %d is at %pn",x,&pattern);
  printf("deadbeef %d is at %pn",x,otherpattern);
  if (--x == 0)
  {
    int *off;
    for(off = &pattern;numfeed<TESTS;off++)
    {
      if (*off == 0xfeedface)
        printf("Found feedface #%d at %pn", ++numfeed, off);
      if (*off == 0xdeadbeef)
        printf("Found deadbeef #%d at %p -- WHAT?!?!!?!?n", ++numdead, off);
    }
  }
  else
  {
    recurse(x);
  }
  // Not freeing otherpattern intentionally.
}

main()
{
  u_int *otherpattern = malloc(4);
  *otherpattern = 0xdeadbeef;
  int *off;
  recurse(TESTS);
  for(off = otherpattern+1;numdead<TESTS;off++)
  {
    if (*off == 0xfeedface)
      printf("Found feedface #%d at %p -- WHAT?!?!!!?!?n", ++numfeed, off);
    if (*off == 0xdeadbeef)
      printf("Found deadbeef #%d at %pn", 1+TESTS-(++numdead), off);
  }
  printf("numfeed is at %pn",&numfeed);
  printf("recurse is at %pn",&recurse);
}