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[導(dǎo)讀]C語言使用函數(shù)調(diào)用,我們再熟悉不過了,但是函數(shù)調(diào)用在內(nèi)存中究竟發(fā)生了什么真的清楚嗎?只有搞清楚內(nèi)存里的內(nèi)幕,才算完全搞懂函數(shù)的調(diào)用。

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C語言使用函數(shù)調(diào)用,我們再熟悉不過了,但是函數(shù)調(diào)用在內(nèi)存中究竟發(fā)生了什么真的清楚嗎?只有搞清楚內(nèi)存里的內(nèi)幕,才算完全搞懂函數(shù)的調(diào)用。


這里涉及一個知識點(diǎn):棧。不管是函數(shù)執(zhí)行還是函數(shù)調(diào)用,一定要開辟一段內(nèi)存空間,這塊空間就是。


棧是一種“后進(jìn)先出(FILO)”的邏輯結(jié)構(gòu),比如一堆碗,最先洗完的碗放在最下面,最后洗完的在最上面,吃飯的時候從最上面開始拿。最上面的碗我們稱之為棧頂,最底下的碗我們稱之為棧底,在內(nèi)存中棧頂是低地址,棧底是高地址。這里我們可以發(fā)現(xiàn),根據(jù)碗的堆疊順序知道棧是從高地址往低地址分配內(nèi)存的,與其它的內(nèi)存地址從低到高分配內(nèi)存有所不同。

棧內(nèi)存的大小由函數(shù)定義的局部變量的具體情況而定,另外,一個程序里的所有函數(shù)的棧內(nèi)存在邏輯上是連在一起的,比如a函數(shù)分配了一段棧內(nèi)存,此時a函數(shù)又調(diào)用了b函數(shù),那么b函數(shù)的棧內(nèi)存會接著在a函數(shù)棧內(nèi)存之后去分配,依次類推。


廢話不多說,來看一張函數(shù)調(diào)用的圖:

main函數(shù)運(yùn)行時,系統(tǒng)會為main函數(shù)分配一個棧幀,用來存放main函數(shù)中定義的局部變量(還有其他數(shù)據(jù),此處略過不計)。


總結(jié)幾點(diǎn)比較重要的:

一、棧在函數(shù)調(diào)用中起著非常重要的作用:
  1. 向被調(diào)用函數(shù)傳遞參數(shù),參數(shù)從右往左依次push到棧中;

  2. 保存函數(shù)的非靜態(tài)局部變量;

  3. 返回函數(shù)的返回值

  4. 保存上下文的環(huán)境,保留之前的數(shù)據(jù),比如:返回地址、寄存器的值等,這些值會被存到棧中。


二、每個函數(shù)的棧幀都是獨(dú)立存在的,里面的局部變量也是相對獨(dú)立的,當(dāng)執(zhí)行調(diào)用fun1函數(shù)時,系統(tǒng)又會馬上給fun1函數(shù)分配一個棧幀,其中main里面的x、y和fun1里面的a、b,它們各自在不同的內(nèi)存空間。

注意,執(zhí)行fun1函數(shù)的時候,main函數(shù)并沒有退出,它的棧幀也沒有消失,fun1函數(shù)的棧幀是堆疊在main函數(shù)的棧幀下面的,如果fun1函數(shù)還調(diào)用了其它函數(shù),那么棧內(nèi)存就繼續(xù)向下增長。


三、棧內(nèi)存它是臨時性的,相應(yīng)函數(shù)的退出(比如fun1函數(shù)執(zhí)行完return返回c 之后),棧幀就會被釋放,也就是這塊??臻g被釋放(系統(tǒng)回收),然后隨著逐個函數(shù)的退出,??臻g也逐個從下往上退出。


四、一個程序的棧是由若干段函數(shù)的棧幀組成的,棧幀的長度取決于對應(yīng)函數(shù)的局部變量的個數(shù)和類型,因此,在開發(fā)的時候,我們應(yīng)盡量不要定義太大、太多的局部變量,占用內(nèi)存太大的數(shù)據(jù)考慮使用堆內(nèi)存。


最后,如果搞懂了函數(shù)調(diào)用背后的原理(當(dāng)然其實(shí)還有很多細(xì)節(jié)),遇到問題的時候才能做到從容不迫。


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