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| 局部变量区 |
| (根据变量声明而变化) |
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| 参数区 |
| (根据函数原型而变化) |
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| (可选) 保存寄存器区 |
| (编译器/架构特定) |
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| 局部变量区 |
| (根据变量声明而变化) |
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| 参数区 |
| (根据函数原型而变化) |
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| (可选) 保存寄存器区 |
| (编译器/架构特定) |
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| 返回地址 |
| (指向调用者的下一条指令)|
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| (可选) 栈帧链接 |
| (指向调用者的栈帧) |
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每当一个函数被调用时就会在调用栈上创建一个新的栈帧Stack Frame。这个栈帧用于存储该函数执行期间所需的所有信息。 栈帧结构描述
一个栈帧Stack Frame在C程序中通常包含以下几个部分 局部变量区Local Variables Area存储函数的局部变量。局部变量的大小和数量取决于函数声明的变量。 参数区Parameters Area存储传递给函数的参数。对于调用者而言这些参数在调用时会被压入栈中被调用者即函数通过一定的偏移量来访问这些参数。 保存寄存器区Saved Registers Area可选在某些架构或编译器优化中可能需要保存一些寄存器的值到栈帧中以便在函数返回后恢复这些寄存器的原始值。 返回地址Return Address存储函数执行完毕后应该返回到的地址即调用者的下一条指令地址。 栈帧链接Frame Link/Previous Frame Pointer在某些实现中指向调用者栈帧的指针用于支持栈的遍历和调试。
栈帧的生命周期
创建当函数被调用时一个新的栈帧被创建在调用栈的顶部。使用函数执行期间其栈帧中的局部变量被用来存储数据寄存器值被保存和恢复返回地址被记录。销毁当函数执行完毕并准备返回时其栈帧中的局部变量和寄存器值不再需要栈帧被销毁实际上是通过调整栈顶指针来实现的控制权返回到调用者继续执行调用者栈帧中的下一条指令。
栈帧的重要性
栈帧是理解函数调用和返回机制的关键。它使得函数可以独立地执行而不会相互干扰因为每个函数都有自己独立的栈帧来存储局部变量和参数。此外栈帧还使得递归调用成为可能因为每次递归调用都会创建一个新的栈帧从而避免了变量名冲突和状态覆盖的问题。
