快速了解函数栈帧，小白也能看懂（c语言）

目录

前言

基础知识

函数栈帧

例子展示

什么是函数栈帧？

栈帧和栈的关系？

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前言

  我作为学c语言不久的小白，在网上查找函数栈帧的学习资料时，发现大多远超出我的知识范围，以至于很难理解。如果你也有同样的困境，那么这篇可以带你轻松了解函数栈帧。

  我提出以下三点问题，这是本文要弄懂的三个点。你先快速浏览，在看完之后，回过头来自问自答，若是思路清晰，那么证明学有所获。

1. 什么是函数栈帧？

2. 一个函数的调用过程是怎样的？

3. 栈帧和栈的关系如何？

基础知识

  在开始之前，我先来介绍两个基本概念。如果你已经知道，那么这部分可跳过不读。

• 程序计数器（简称PC）

    我们知道，代码是一行一行连续执行下去的，而实现这个过程，依靠的是程序计数器。程序计数器是计算器中的一个寄存器，用于存储当前正在执行的指令的地址 or 下一条指令的地址。

    在计算机的指令执行过程中，CPU需要不断地从内存中取出指令并执行。此时程序计数器存的是当前指令的地址。每当一条指令执行完毕，程序计数器就会自动增加，指向下一条指令的地址，以便CPU可以顺利执行。

    可见，程序计数器与指令的执行顺序密切相关。

    Q: 在main函数中执行到函数Add时，是如何实现跳转的呢？ answer:由底层修改程序计数器的值，改成Add的地址，那么下一条指令就会跳转到Add中去了。

• 栈

    栈是一种基于后进先出原则的数据结构。它是一块内存区域，用于存储临时数据、函数调用和局部变量等。 其特点：后进先出。即只能在栈顶进行数据的插入、删除操作。栈常用于函数的调用过程中，用于保存函数的局部变量、返回地址和其他临时数据。每当一个函数被调用时，相关的数据被压入栈中，当函数执行完毕后，这些数据再从栈中弹出，恢复到调用函数之前的状态。

函数栈帧

例子展示

  OK在了解完这两个概念之后，我们来讲一讲函数栈帧。我通过一个小例子来讲解函数的调用过程，进而让大家明白什么是函数栈帧。

int Add(int x,int y)
{
    return x+y;
}
int main()
{
    int a=1;
    int b=2;
    int c=Add(a,b);
    return 0;
}

执行过程：

Step 1:  当前程序进入main函数以后，依次把局部变量a,b压入栈中，当main函数要调用Add函数时，会先把Add函数的返回地址压入栈中，（这样Add函数执行完，会按照返回地址回到main函数中相应位置继续往下执行），那压入栈的这一部分，就叫做main函数的函数栈帧。

  main的栈帧只属于它自己，对其他函数不可见。当调用其他函数时，main函数的栈帧是暂时被挂起的。

Step 2:

1. Add函数被调用，会在栈上创建一个栈帧，为Add所用。（关于栈帧的概念我们一会再说，先知道它的名字就行）

2. Add有两个参数:x、y，这两个参数分别以从右到左的顺序压入栈帧，即y先，x后。

3. 执行函数体。将x与y相加，结果保存在寄存器中。

Step 3: Add函数执行完毕，依次将x、y弹出栈帧，栈帧销毁。

Step 4：此时的栈顶是临走前保存的返回地址，取栈顶，通过修改程序计数器的值，又返回到了main函数中。这便完成了对Add函数的调用。

什么是函数栈帧？

  刚刚的例子可以看到，调用一个函数时，需要保存它的一些信息，如局部变量、参数、需要存在寄存器里的值等等，这些信息是这个函数留下的痕迹，叫做活动过程记录。栈帧又叫活动过程记录，或者从逻辑上说，栈帧是函数执行的环境。

  栈帧是计算机内存中的一个独立区域，用于存储程序函数调用过程中的局部变量、参数和返回地址。每当一个函数被调用时，都会在栈上创建一个新的栈帧。函数执行完毕后，对应的栈帧将被销毁。

栈帧和栈的关系？

  看名称我们会觉得，栈和栈帧很相似。

  实际上，两者是不同的概念，彼此间有一定的关联。

  栈是一种数据结构。栈帧是函数在执行时在栈上分配的一块内存区域。两者的联系在于：每当一个函数被调用时，其对应的栈帧会被创建并压入栈中。当函数执行完毕后，其对应的栈帧会被释放，即从栈中弹出。

  因此，栈帧是栈的一部分。是在栈中专门为一个过程或者一个函数分配的栈空间。

  （^ - ^）感谢阅读，如有错误，还望指正。