标签：说明 定向 准备 递归函数 区分 创建 通过 现在 round
函数调用分析
对有递归特性的编程语言来说，区分函数定义和函数调用是十分有必要的。函数定义规定了函数的行为，函数每次调用都创建一个函数实例。虽然一个函数只有一个定义，随着时间的流逝，它可能产生很多不同的实例。对于一个递归函数来说，若干个实例可能会同时存在。
每个函数实例都需要分配内存空间，一个函数从调用到返回，它的活动记录包括以下内容：
活动记录指的是一个函数实例被分配的内存块。活动记录只存在于函数执行时，一旦函数返回，这块内存就会被释放。
活动记录
一个活动记录保存和一个实例（一次调用、一个函数）相关的状态。活动记录的主要任务是保存参数和局部变量。实际上，活动记录也可能会保存辅助信息。
编译器用函数声明生成活动记录。正如C语言中，一个活动记录就是一个集合，集合的每一项包括名字和类型（比如int a就是一项）。这些项存储在同一块内存中。下面的表达式把两个整数视为参数：
void Simple(int a, int b) // 两个参数 { int temp1, temp2; // 局部变量 .... }
从上面的声明可以看出，编译器生成活动记录时需要四个整数：a, b ,temp1和temp2。假设一个整数占据4个字节，那么这个活动记录至少需要16个字节。编译器不会在函数声明阶段产生一个活动记录，函数调用时，编译器会给这个函数实例分配内存空间。
栈
栈是一种分配、回收函数实例的完美结构。函数调用时，它的活动记录会入栈并且初始化。活动记录必须在函数执行之前保持不变。函数退出时，该活动记录占据的内存空间会被释放。当前活动记录出栈，上一个函数的实例成为新的栈顶。因为函数调用随处可见，栈分配、回收的效率就十分重要了。
void A(void){ B(); } void B(void){ C(); } void C(void){ printf("Hi!"); }
函数调用的时候有一个限制：函数必须以调用顺序的逆序返回。如果A先调用B，然后B调用C，最终函数必须以C、B、A的顺序返回。对于函数B的实例来说，在A实例之后和C实例之前返回是不可能的。只有正在执行的函数实例有权调用变量，其他所有实例都被暂时挂起。在上面的例子中，当C实例打印出“Hi!”的时候，A和B就被挂起。B在等待C退出，同样A也在等待B。
栈这种结构非常适合存储活动记录--它准备好当前实例，同时保持其他的实例挂起。当维护一个集合时，栈是一种相当常用的抽象数据结构，就像堆成一列的盘子。如果从顶部观察的话，只能看见最上面的盘子。栈定义了两种操作--入栈和出栈。入栈就是拿一个新盘子放在栈的顶部。新盘子阻挡你看到下面的盘子。出栈就是拿掉最顶部的盘子，下面那个盘子成为这个栈的新“栈顶”。
在这个函数调用的例子中，这堆盘子实际上就是活动记录。最上面的盘子就是当前正在执行函数的活动记录。当函数被调用之后，它的活动记录会出栈，下面的实例成为当前执行的函数。当该函数也退出后，它下面的实例继续执行。
活动协议
编译器生成代码时必须遵循一连串协议，为的是把控制流和信息从当前执行环境传递到被调用函数。不同的语言，甚至相同语言的不同编译器可能使用着略微不同的协议。
下面是一个用来传递参数、控制函数执行的简单协议：
注意到在这个协议中，局部变量并没有被初始化--栈指针仅仅给它们分配了地址空间。参数看起来像是有初始化了的局部变量。
由于栈是很多计算机活动的核心，大部分计算机操纵栈的指令都很特殊，为的是使上述协议高效实现。有些编译器使用寄存器代替栈来传递参数，现在我们忽略这种情况。为了让操作更快，有几个寄存器专门用于内务管理。SP寄存器用于保存栈顶地址。PC寄存器专用于保存当前执行指令的地址，RV寄存器专用于传递函数的返回值。其他的寄存器（R1，R2,等）是多功能的，用途广泛。
协议也规定出活动记录的空间是如何分配的。我们选一种简单的规则来进行说明。我们约定，把参数按从右到左的顺序入栈，（从右向左入栈和C编译器有关，这点会在后面详述），紧随其后的是返回地址，然后把局部变量按从上向下的顺序入栈。我们假设函数的返回值不会放在栈里，而是放在那个特殊的寄存器RV中。注意，这点决定了返回值不能超过一个机器字长，通常，这种情况会使用一种复杂的（常常也是颇费开销的）手段来处理，这里不提。就像大部分现代体系结构一样，实例栈也是从上往下增长，从高地址到低地址。下面以本文前段声明的Simple函数为例，给出一种活动记录布局：
协议中申明了参数和局部变量的分布，我们可以把活动记录视做一对相似且相邻的结构，一块放变量、另一块放参数，把返回地址夹在中间。SP刚好指向局部变量块的基地址，上面紧跟着返回地址，再上面是参数块。
struct SimpleActivationLocal{ int temp2; // 偏移量是 0（从栈顶开始计算） int temp1; // 偏移量是 4 }; struct SimpleActivationParameters{ int a; // 偏移量是12（从栈顶开始计算） int b; // 偏移量是16 }
在编译后的代码中，函数访问变量和参数时，靠的是它们各自距离栈顶的偏移量。在Simple函数里，参数b距离栈顶的偏移量是16字节。以下几点应当注意：
调用和返回
为了支持函数调用操作，我们现在往指令集里添加两条指令。这两条特殊的指令直接控制函数之间的执行流、保存和恢复执行状态。
Call指令比Jmp指令小一些，它能立刻把控制流重定向到另一个地址，它也能在栈上开辟空间、保存返回地址--当控制流返回到调用函数时，要执行的下一条指令的地址。我们列出函数名，以此控制它们的跳转。这实际上就是编译器的工作方法。链接器负责把函数名转换成地址。地址是运行时需要的东西，因为在那时我们不知道怎样在内存中通过函数名来找到一个函数。
# 跳转到strlen & 在栈中保存下一条指令的地址 Call <strlen>
Ret指令通常是函数体生成代码中的最后一句。当函数执行完毕时，释放占用的栈空间，把返回值保存在RV寄存器，函数会使用Ret指令来恢复到调用函数的上下文中。当Ret指令被调用时，我们假设SP寄存器已经指向栈上保存返回地址的区域，所以它能很容易的把这个返回地址放入PC寄存器。它又把栈上的这个返回地址出栈（此时SP寄存器指向最右边的参数）。此时PC寄存器正好指向之前调用函数的地方，就好像这个函数从来没有被调用过一样。
标签：说明 定向 准备 递归函数 区分 创建 通过 现在 round
原文地址：https://www.cnblogs.com/xihui/p/9083915.html
