函数栈帧的创建与销毁：揭秘 C 语言栈操作

后端

2023-12-19 04:59:37

深入 C 语言函数调用的幕后，探索函数栈帧的创建与销毁过程。

前言

在 C 语言的世界里，函数是构建模块的核心。当调用一个函数时，一系列复杂的栈操作会发生，为函数执行创建必要的空间。本文将深入解析函数栈帧的创建与销毁过程，揭示 C 语言代码执行背后的秘密。

函数栈帧的创建

当一个函数被调用时，系统会在栈上创建一个栈帧。栈帧是一个内存区域，包含了函数执行所需的所有数据：局部变量、函数参数、返回地址等。

栈帧的创建过程如下：

分配空间： 系统为栈帧分配一段连续的内存空间，大小由函数所包含的局部变量和参数决定。
压入数据： 将函数的参数压入栈帧底部的内存地址。
压入返回地址： 将调用函数的返回地址压入栈帧顶部的内存地址。
调整栈指针： 栈指针向下移动到栈帧底部的内存地址。

函数栈帧的销毁

当函数执行完毕后，系统会销毁其栈帧。销毁过程如下：

调整栈指针： 栈指针向上移动到栈帧顶部的内存地址。
弹出数据： 弹出栈帧顶部内存地址上的返回地址。
释放空间： 释放栈帧占用的内存空间。

栈操作示例

让我们用一个示例来说明函数栈帧的创建和销毁过程：

int add_numbers(int a, int b) {
  int sum = a + b;
  return sum;
}

int main() {
  int x = 5;
  int y = 10;
  int result = add_numbers(x, y);
  return 0;
}

当 add_numbers 函数被调用时，栈帧如下所示：

+----------------------------------+
| 返回地址（main 函数）           |
+----------------------------------+
| y (10)                           |
+----------------------------------+
| x (5)                            |
+----------------------------------+

函数执行后，add_numbers 函数的栈帧被销毁，系统返回 main 函数。