C語言使用函數(shù)調(diào)用在內(nèi)存中究竟發(fā)生了什么？

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：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。

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)幾點比較重要的：

一、棧在函數(shù)調(diào)用中起著非常重要的作用：

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；

保存函數(shù)的非靜態(tài)局部變量；

返回函數(shù)的返回值

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)的棧幀都是獨立存在的，里面的局部變量也是相對獨立的，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)然其實還有很多細(xì)節(jié))，遇到問題的時候才能做到從容不迫。

審核編輯：劉清