浅谈栈帧

小白的文章:

1.什么事栈帧?

这里引用百度的定义:
1.C语言中,每个栈帧对应着一个未运行完的函数。栈帧中保存了该函数的返回地址和局部变量。
2.栈帧也叫过程活动记录,是编译器用来实现过程/函数调用的一种数据结构。
3.从逻辑上讲,栈帧就是一个函数执行的环境:函数参数、函数的局部变量、函数执行完后返回到哪里。
由此我们可以知道栈帧就是一个函数调用过程中为其开辟栈空间来在此次调用中来存储参数,变量的,我们称这块空间叫做栈帧。
下面通过一段简单的代码来阐述问题:

#include<stdio.h>
int Add(int x,int y)
{
 int z = 0;
 z = x + y;
 return z;
}
int main()
{
 int a = 10;
 int b = 20;
 int z = 0;
 z = Add(a,b);
 printf("z=%d\n");
 return 0;
}

下面是main函数栈帧的创建的过程:
栈帧

说明:首先将ebp压入栈,将esp赋值给ebp,开辟一个0E4h(vs环境)的空间,产生新的esp,后面就push 三个空间,将新开辟的空间初始化0CCCCCCCCh,在从ebp向后使用创建局部变量a,b。这里忘了把z=0画出来了。
下面是Add函数调用:
add函数调用
说明:首先将形参b中再将a压入,然后进行call指令,指令调用时要先将call下一跳指令的地址压栈,然后再调到add函数。
下面进入Add函数里面:
add函数内部这里写图片描述
说明:这里和main函数栈帧一样都要经过将esp赋值给ebp,在新开辟0CCh大小的空间,压入三个空间为ebx esi edi,初始化剩下的空间,创建变量,将形参相加的结果赋值到z中存在寄存器中,带回返回值。
下面是返回部分:
返回部分
这里写图片描述
说明:返回时esp赋值成ebp,弹出ebp,执行ret指令,将此时的ebp—main弹出并将程序执行到main的ebp处。
下面是整个过程的图示:
整个栈帧的过程
如有错误,欢迎指出。

<think>嗯,用户想了解JVM的工作原理和基本概念。首先,我需要回顾一下JVM的基本结构和运行机制。根据用户提供的引用,JVM主要包括类加载子系统、运行时数据区、执行引擎和本地方法接口等部分。运行时数据区又分为方法区、堆、虚拟机、本地方法和程序计数器。用户之前提到的引用中提到了堆、、方法区等,所以需要详细说明这些部分。 首先,类加载过程可能需要分步骤解释,加载、链接、初始化这三个阶段。然后运行时数据区中的各个部分,比如堆是对象实例存储的地方,是GC的主要区域,分代结构(年轻代、老年代、永久代/元空间)。虚拟机和本地方法的区别,的结构,局部变量表、操作数这些内容。程序计数器的作用,线程私有,记录当前执行地址。 执行引擎部分需要解释解释器和JIT编译器,以及它们的协作。本地方法接口调用本地库。垃圾回收机制的基本原理,分代收集算法,不同区域的GC策略,比如年轻代的Minor GC,老年代的Major GC,还有Full GC。 可能还需要提到JVM的内存管理,比如如何分配内存,对象的创建和回收过程。此外,用户提供的引用中有提到永久存储区(方法区),在JDK8之后被元空间替代,使用本地内存,避免OOM。 用户的问题需要结构清晰的回答,所以应该分点讲解,每个部分简明扼要。同时,生成的相关问题要围绕JVM的结构、内存管理、类加载、垃圾回收等方面,确保覆盖用户可能感兴趣的后续问题。 在回答时要注意使用正确的中文术语,比如“”而不是“框架”,确保LaTeX格式正确,行内公式用$...$,独立公式用$$...$$。比如在讲解对象内存分配时,可能需要公式表示内存地址,但用户提供的引用中没有具体公式,所以可能不需要太多数学表达式,但如果有涉及的话要正确应用。 最后,检查引用是否正确标注,例如方法区的信息引用[4],堆的结构引用[3],的局部变量引用[2]等。确保每个引用标记自然,不干扰阅读。同时,生成的问题要有助于用户深入理解,比如JVM内存结构、类加载机制、垃圾回收优化、元空间与永久代的区别等。</think>### JVM工作原理与基本概念详解 --- #### **一、JVM核心组成** Java虚拟机(JVM)是Java程序运行的核心环境,主要包含以下模块: 1. **类加载子系统** 负责加载`.class`文件,解析为JVM可识别的数据结构,过程分为三个阶段: - **加载**:查找并加载类的二进制数据。 - **链接**:验证、准备(分配静态变量内存)、解析(符号引用转直接引用)。 - **初始化**:执行类构造器`<clinit>()`方法[^4]。 2. **运行时数据区** JVM内存分为以下区域: - **方法区(Method Area)** 存储类元数据(如类名、方法代码)、静态变量、常量池等。JDK8后由“永久代”改为“**元空间(Metaspace)**”,直接使用本地内存[^4]。 - **堆(Heap)** 所有线程共享,存储对象实例和数组,是垃圾回收的主战场。采用分代结构: - 年轻代(Young Generation):存放新对象,分为Eden、Survivor区。 - 老年代(Old Generation):长期存活的对象。 $$ \text{堆内存} = \text{年轻代} + \text{老年代} $$ [^3] - **虚拟机(JVM Stack)** 线程私有,存储(Frame),每个对应一个方法调用,包含局部变量表、操作数等[^2]。 - **本地方法(Native Method Stack)** 为本地方法(如C/C++代码)服务。 - **程序计数器(PC Register)** 记录当前线程执行指令的位置。 3. **执行引擎** - **解释器**:逐行解释字节码。 - **即时编译器(JIT)**:将热点代码编译为机器码以提升性能。 - **垃圾回收器(GC)**:自动回收堆中无用对象。 4. **本地方法接口(JNI)** 调用操作系统或硬件相关的本地库。 --- #### **二、JVM运行流程** 1. **类加载**:将`.class`文件加载至方法区。 2. **内存分配**:对象实例分配在堆中,局部变量存储于虚拟机。 - 例如:`Object obj = new Object();`中,`obj`引用在中,对象实例在堆中[^2][^3]。 3. **执行字节码**:解释器或JIT将字节码转换为机器指令。 4. **垃圾回收**:GC自动回收堆中不可达对象,避免内存泄漏。 --- #### **三、垃圾回收(GC)原理** - **分代收集算法**: - **年轻代**:使用复制算法(Minor GC),Eden区满时触发。 - **老年代**:使用标记-清除或标记-整理算法(Major GC/Full GC)[^3]。 - **GC Roots**:通过根对象(如中局部变量、静态变量)判断对象存活性。 --- #### **四、关键特性** 1. **跨平台性**:字节码通过JVM适配不同操作系统。 2. **内存自动管理**:GC减少内存泄漏风险。 3. **多线程支持**:独立和程序计数器实现线程隔离。 ---
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