参数传递与运行栈

隐式赋值语句——参数传递

参数，也叫做参变量，是一种特殊的变量。为了说明参变量和普通变量之间的异同点，下面我们给出一段具体的代码例子。

这里需要说明的是，本书中给出的相当一部分示例代码，都是用极为简化的伪代码写的，并不能够真正运行。这样做的目的是，最大限度保证代码的简化性、易读性、通用性。

下面，就先让我们看一段包含了参变量和变量定义的伪代码。 

f(x) {
a = 2 * x
if a  10
return 2
else
return 1
}

上面的伪代码结合了Javascript和Python这两种语言的最简化表达方法。由于省略了过程声明、类型声明，写起来极为简单，一目了然。

其中，if和return这两个关键字也是编程语言中常见的，不需要过多的解释；f(x)定义了一个名字叫做f的只有一个参数x的过程；{}这对大括号则包括了过程体内部的代码，这也是C、C++、Java等主流编程语言的语法惯例。

另外需要特别说明的一点是，在命令式语言中，过程（Procedure）通常还有几种其他的叫法，比如，函数（Function），方法（Method）等。后面会讲到函数式编程语言（Functional Programming），为了避免混淆，本书在讲解命令式语言时，将尽量避免使用函数（Function）这个词，而是尽量使用过程（Procedure）和方法（Method）这两个词。

上述代码中，x是一个参变量（参数），a则是过程体内部定义的普通变量（另，在过程体内声明的变量也叫做局部变量）。在函数体内，我们看不到类似于“x = …”的赋值语句。那么，x是什么时候被赋值的呢？答案是，当f(x)这个函数被调用的时候，参数才会被赋值。

运行栈

比如，我们有另一条语句，n = f(4)

这条语句在执行的时候，就会把4这个值赋给x，然后，进入f(x)的过程体代码，执行整个过程。

那么，这一切在内存中是怎么发生的呢？

我们又要回到前面讲过的运行栈的概念了。每个进程运行起来之后，都有自己的运行栈。

前面提到了数组这个数据结构的简单概念和用法。在我们的想象中，数组是一串横着摆放的内存单元格。现在，我们把这一串横着摆放的单元格竖起来，让它竖着摆放，这样，看起来，就是一个栈结构了。实际上，运行栈的基本实现结构，就是数组结构。

这个地方，要说明一下。运行栈也是内存中的一部分。运行栈中的地址，也是一种内存地址。

运行栈（stack）和内存堆（heap）是两种常见的内存分配方式。运行栈的结构很简单，就是一个数组结构加一个存放栈顶地址的内存单元。内存堆（heap）是一种比较复杂的树状数据结构，可以有效地搜寻、增、删、改内存块。一般来说，我们不必关注其具体实现。

分配在运行栈（stack）上的数据，其生命周期由过程调用来决定。分配在内存堆（heap）的数据，其生命周期超出了过程调用的范围。内存堆中的数据，需要程序员写代码显式释放，或者由系统自动回收。

我们回到例子代码。当计算机执行f(4)这个过程调用的时候，实际上是先把4这个数值放到了运行栈里面，然后，转向f(x)过程体定义的工作流程，执行其中的代码。

进入f(x)过程体后，遇到的第一条代码就是关于变量a的赋值语句“a = 2 * x”。计算机首先在运行栈为a这个变量预留一个位置。这个位置是运行栈内的一个内存单元。

我们可以想象一下，在一条竖着摆放的内存单元格中，最上面一个内存单元格上贴上了“a”这个标签。紧挨着“a”单元格下面的那个单元格上就贴着“x”这个标签。“x”单元格内的内容就是4这个数值。 

接下来，计算机执行2 * x 这个表达式。得出结果后，把结果存入到运行栈中之前为a预留的内存单元中。

从上面的描述中，我们可以看出，无论是a这个普通局部变量，还是x这个参变量，具体位置都是在运行栈中分配的。所不同之处在于，a这个普通局部变量的赋值是进入f(x)过程之后发生的，而x这个参变量的赋值是在f(x)过程调用之前就发生了。

所有的过程调用都会产生一个参数值压入运行栈的动作，即，把对应的参数值压入到运行栈上预先为参数分配的位置中。因此，有时候，我们也把过程调用前的参数传递叫做参数压栈。

上面举的例子是参数压栈的最简单的例子，只有一个参数。很多情况下，过程不止需要一个参数，有可能有多个参数。这就涉及到一个参数压栈顺序的问题，是从左向右压，还是从右向左压？这是一个问题。不同的语言实现有不同的做法。不过，在我个人看来，这不是什么重要的知识点，只是一种资料性的知识，不需要费心去理解。用到的时候再查资料就行了。

在不本文结束之前，我们在来问最后一个问题：所有的命令式语言，都是基于栈结构的吗？

不知读者有没有思考过这个问题。在我们学习汇编语言的时候，在我们学习高级命令式语言的时候，都涉及到了进程的运行栈。似乎，运行栈就是天然存在的，不需要多想。

没错，进程的运行栈就是天然存在的，汇编语言需要运行栈，操作系统也需要运行栈。我们可以说，绝大部分命令式语言都是基于栈结构的，但不是全部。比如，Python语言有一个实现，叫做Stackless Python（无栈的Python），这就是一种允许程序员脱离运行栈结构的语言实现。当然，这只是一个特例，无关大局。在绝大多数情况下，当我们考虑命令式语言的时候，脑海里应该自然而然就浮现出一个运行栈的结构。