栈是如此重要——C函数栈

栈的定义

栈为先进后出的数据结构

在《数据结构》中有C的栈实现算法，然而很少看到对于栈有什么作用的描述。

考虑一个场景，当CPU在计算时需要将某些值临时保存，待当前需要处理的事情处理完毕之后，重新把这些数据还原。此时应该怎样做？典型的应用就是函数调用，比如

int add3(int a, int b, int c){
	return a + b + c;
}

int add2(int a, int b){
	int result = a+b;
	return add3(result, a, b);
}

int main(){
	add2(2,3);
	return 0;
}

在上述程序中，add2会调用add3函数，当调用add3函数前，计算机必须保留下add2函数的位置，以便在add3结束之后可以返回到add2处理的位置。

此时，栈就起到了记录现场的作用

C语言函数栈

上述的函数调用过程可用下图实现

在程序进入main函数之后，在内存中划出一片区域，该区域用于保存main的信息。

当main函数调用add2函数时，在main函数的底部处划出一片区域用于add2函数使用，此时可以看出，main函数的信息保存在add2的顶部，当add2执行完毕之后，只需要退回到main函数的起始处即可。

同理，add2调用add3函数时，也是在add2的底部划出一片区域用于add3函数使用，当add3执行完毕，将这部分区域抛弃，回到add2起始处即可。

很明显，上图实现的是一个先进后出的栈结构。在计算机中，栈在许多情况下都用于保存现场信息，理解了栈，就理解了很多计算机的执行过程。典型应用栈除了函数栈之外，还有线程栈，撤销操作，系统调用等。

x86函数栈的汇编实现

首先考虑到栈的定位问题，如何确保不会在栈元素的弹出(pop)过程中不会丢失压栈(push)的元素信息。这里以x86为例进行说明。

在x86中有2个寄存器专门用于记录栈的位置信息。一个是rbp（帧基地址寄存器），一个是rsp（栈顶指针寄存器）。rbp指