理解 Stack

Introduction

当一段程序运行时，会开辟出一段连续的地址空间，被称为栈。

这是一个从高地址开始生成的栈。

stack.png

SP (Stack pointer) 是一个专用的寄存器，用来保存栈的栈顶地址。所有低于 SP 地址的数据都是 Garbage，等于 SP 地址以及高于 SP 地址所存储的数据都是合法的数据。
Stack bottom 是整个栈可以使用的最大的地址，当这个栈初始化的时候 SP 指向栈底。
Stack limit 是整个栈最小的地址，当 SP 比 stack limit 更小的时候，栈就溢出了。

Push & Pop

Push: 增加 SP 地址，将数据存储至 SP 当前所指的地址中。

push.png

Pop: 读取出当前栈顶所存储的数据，然后将减少 SP 地址。

pop.png

Stack & Function

当一个函数被调用的时候，会分配一块栈空间给函数，叫做（栈帧） stack frame，直到函数调用完成，栈帧被回收。

Stack frame: 栈帧相当于一个函数的运行环境，它包括本地变量，函数参数，返回值等等。

例如 C 中有一个 foo1 函数，如果 foo1 中调用一个函数叫做 foo2，调用栈如下所示：

callstack.png

Previous frame 指的是 foo1 的栈帧，Current frame 指的是 foo2 的栈帧。同时会有一个新的寄存器 FP (Frame pointer) 存储调用者（这里是 foo1）FP 的地址。通过向高地址或者低地址偏移 FP，foo2 可以读取到输入参数以及本地变量。

创建 foo2 栈帧的过程应该是这样的：先往 foo1 栈帧中压入 foo2 需要接受的参数（输入参数），再压入 return address，指的是结束调用 foo2 之后应该调用的指令的地址。随后创建 foo2 的栈帧压入本地变量等等。

一旦 foo2 调用结束，foo2 的栈帧被弹出整个调用栈，随后将 FP 恢复至调用者（foo1）的 FP，SP 指向 foo1 的 return address（此时的栈顶），执行下一条指令。