堆栈帧的组织——C/C++内存管理必须掌握

程序栈

说到堆栈帧，你得先说说程序栈。

记忆功能程序堆栈区是支持操作，通常共享堆。

程序栈通常占领内存区域的下部，而堆用的是上部。

程序栈存放栈帧，栈帧有时候也称为活跃记录或活跃帧。栈帧存放函数參数和局部变量。堆存放动态内存。

调用函数时，函数的栈帧被推到栈上。栈向上长出一个栈帧。

当函数终止时，其栈帧从程序栈上弹出。

栈帧所使用的内存不会被清理，可是终于可能会被推到程序栈上的还有一个栈帧覆盖。

动态分配的内存来自堆。堆向下生长。随着内存的分配与释放。堆中会布满碎片。

虽然堆是向下生长的，可是这仅仅是大体方向，实际内存可能位于堆上的任何位置。

栈帧的组织

栈帧由以下几个元素组成：

返回地址：函数完毕后要返回的程序内部地址
局部数据存储：为局部变量分配的内存
參数存储：为函数參数分配的内存
栈指针和基指针：执行时系统用来管理栈的指针

栈指针通常指向栈顶部。基指针通常存在并指向栈帧内部的地址，比方返回地址，用来协调訪问栈帧内部的元素。

这两个指针都不是C指针，他们是执行时系统管理程序栈的地址。

以下这个函数给出实例：

float average(int *arr, int size){
int sum;
printf("arr: %p\n",&arr);
printf("size: %p\n",&size);
priintf("sum: %p\n",&sum);

for(int i = 0;i < size;i ++){
sum +=arr[i];
}

return (sum *1.0f) / size;
}

//output
//arr: 0x500
//size: 0x504
//sum: 0x480

当中參数地址和局部变量之间的空档。保存的是执行时系统管理栈所需的其它栈帧元素。

系统在创建栈帧时，将參数以跟声明时相反的顺序推到栈上，最后推入局部变量。在这个样例中，size在arr之后被推入。通常，接下来会推入函数调用的返回地址。然后是局部变量。推入它们的顺序和在代码中的顺序相反！

从原理上说，本例中的栈向上生长。只是栈帧的參数和局部变量以及新栈帧被加入到了低内存地址。

栈的实际生长方向和实际相关。

for语句中的i没有包括在栈帧中。这是由于C语言中把块语句当成“微型”函数。

将栈帧推到程序栈上时，系统可能会耗尽内存，这样的情况叫做栈溢出，一般会导致程序非正常终止。要牢记住每个线程都有自己的程序栈，一个或多个线程访问存储器中的同一个对象可能会造成冲突。