函数调用栈是什么

今天在力扣leetbook上看《图解算法数据结构》中的空间复杂度这一小节，看到如下这句话：

“程序调用函数是基于栈实现的，函数在调用期间，占用常量大小的栈帧空间，直至返回后释放。”

这句话的意思是，在程序中调用函数时，计算机会为每个函数调用创建一个称为栈帧（stack frame）的内存空间，用来存储函数的局部变量、参数、返回地址等信息。栈帧的大小是固定的，与函数中使用的变量和参数的数量无关。

当函数被调用时，程序会将当前执行的上下文信息（比如函数调用位置、参数值等）压入栈中，并为被调用的函数分配一个新的栈帧。被调用的函数会在这个新的栈帧中执行，并使用其中的空间来存储函数内部的局部变量、临时数据等。

图片来源：调用栈_百度百科

当函数执行完毕后，它会将结果返回给调用者，并释放掉所占用的栈帧空间。这样可以确保每个函数调用都有独立的内存空间，避免了不同函数之间的数据混乱和干扰。

总结起来，这句话强调了函数调用期间栈帧的作用和生命周期：

在调用函数时分配栈帧内存空间，函数执行完毕后释放栈帧内存空间。

这种栈帧的创建和释放过程是基于栈（stack）这种数据结构实现的。

在Java中，函数调用栈（Function Call Stack）是用来存储方法调用和局部变量的内存区域。

每当一个方法被调用时，一个包含该方法的信息（如局部变量、参数、返回地址等）的栈帧会被创建并被推入调用栈的顶部。当方法执行完毕后，相应的栈帧会被弹出，控制权转移到调用该方法的地方。

下面是一些关于Java函数调用栈的重要点：

1. 栈帧（Stack Frame）：栈帧包含了方法的局部变量、操作数栈、动态链接、返回地址等信息。每个方法调用都会创建一个新的栈帧，并压入调用栈的顶部。

2. 递归调用：递归调用是指一个方法直接或间接地调用自身。在递归调用中，每次方法调用都会创建一个新的栈帧，因此可能会导致函数调用栈溢出（StackOverflowError）。

3. 栈内存大小：Java中的栈内存大小是有限制的，通常是通过 -Xss 参数进行设置。当函数调用深度过深或者每个方法使用的栈空间过大时，会导致栈溢出错误。

4. 线程独立：每个线程在Java中都有自己的函数调用栈。这意味着每个线程的方法调用和局部变量是相互独立的，不会相互干扰。

函数调用栈在Java中扮演着重要的角色，它管理着方法调用的顺序和执行过程，同时也为方法提供了局部存储空间。对于理解Java程序的执行流程和内存管理非常重要。

以下是一个简单的Java代码示例，展示函数调用栈的使用：

public class FunctionCallStackExample {
    public static void main(String[] args) {
        int result = addNumbers(5, 10);
        System.out.println("Result: " + result);
    }

    public static int addNumbers(int a, int b) {
        int sum = a + b;
        int multipliedSum = multiplyNumbers(sum, 2);
        return multipliedSum;
    }

    public static int multiplyNumbers(int num, int multiplier) {
        int product = num * multiplier;
        return product;
    }
}

在上面的示例中，我们有三个方法：main、addNumbers和multiplyNumbers。

1. main 方法是程序的入口点。在 main 方法中，我们调用 addNumbers 方法，并将返回值存储在 result 变量中。

2. addNumbers 方法接收两个整数并返回它们的和。在该方法内部，我们调用 multiplyNumbers 方法，并将和作为参数传递给它。

3. multiplyNumbers 方法接收一个整数和一个乘数，并返回它们的乘积。

当我们运行上述代码时，会发生以下过程：

1. 程序从 main 方法开始执行。
2. 在 main 方法中，调用 addNumbers 方法。
3. addNumbers 方法创建一个新的栈帧，并将参数和局部变量（如 a、b、sum）存储在其中。
4. addNumbers 方法调用 multiplyNumbers 方法，并将 sum 的值作为参数传递。
5. multiplyNumbers 方法创建一个新的栈帧，并将参数和局部变量（如 num、multiplier、product）存储在其中。
6. multiplyNumbers 方法执行完毕，返回乘积给 addNumbers 方法。
7. addNumbers 方法执行完毕，返回乘积给 main 方法。
8. main 方法打印结果并结束。

这个示例展示了函数调用栈在方法之间的传递和数据存储的过程。每个方法都有自己的栈帧来管理局部变量和方法调用的信息。

参考

调用栈_百度百科

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