为什么要初始化堆栈？

发布网友 发布时间：2022-03-27 09:59

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懂视网 时间：2022-03-27 14:20

栈的初始状态是在栈中还没有对元素进行进栈或者出栈的操作时，栈本身最开始的状态。

　　

　　栈又名堆栈，它是一种运算受限的线性表。限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈，它是把新元素放到栈顶元素的上面，使之成为新的栈顶元素。从一个栈删除元素又称作出栈或退栈，它是把栈顶元素删除掉，使其相邻的元素成为新的栈顶元素。

　　

　　栈作为一种数据结构，是一种只能在一端进行插入和删除操作的特殊线性表。它按照先进后出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据（最后一个数据被第一个读出来）。栈具有记忆作用，对栈的插入与删除操作中，不需要改变栈底指针。

热心网友 时间：2022-03-27 11:28

　　之前看了很多关于uboot的分析，其中就有说要为C语言的运行，准备好堆栈。
　　而自己在Uboot的start.S汇编代码中，关于系统初始化，也看到有堆栈指针初始化这个动作。但是，从来只是看到有人说系统初始化要初始化堆栈，即正确给堆栈指针sp赋值，但是却从来没有看到有人解释，为何要初始化堆栈。所以，接下来的内容，就是经过一定的探究，试图来解释一下，为何要初始化堆栈，即：
　　为何C语言的函数调用要用到堆栈，而汇编却不需要初始化堆栈。

　　要明白这个问题，首先要了解堆栈的作用。
　　关于堆栈的作用，要详细讲解的话，要很长的篇幅，所以此处只是做简略介绍。
　　总的来说，堆栈的作用就是：保存现场/上下文，传递参数。

　　1.保存现场/上下文

　　现场，意思就相当于案发现场，总有一些现场的情况，要记录下来的，否则被别人破坏掉之后，你就无法恢复现场了。而此处说的现场，就是指CPU运行的时候，用到了一些寄存器，比如r0,r1等等，对于这些寄存器的值，如果你不保存而直接跳转到子函数中去执行，那么很可能就被其破坏了，因为其函数执行也要用到这些寄存器。
　　因此，在函数调用之前，应该将这些寄存器等现场，暂时保持起来，等调用函数执行完毕返回后，再恢复现场。这样CPU就可以正确的继续执行了。

　　在计算机中，你常可以看到上下文这个词，对应的英文是context。那么：
　　1.1.什么叫做上下文context
　　保存现场，也叫保存上下文。
　　上下文，英文叫做context，就是上面的文章，和下面的文章，即与你此刻，当前CPU运行有关系的内容，即那些你用到寄存器。所以，和上面的现场，是一个意思。

　　保存寄存器的值，一般用的是push指令，将对应的某些寄存器的值，一个个放到堆栈中，把对应的值压入到堆栈里面，即所谓的压栈。
　　然后待被调用的子函数执行完毕的时候，再调用pop，把堆栈中的一个个的值，赋值给对应的那些你刚开始压栈时用到的寄存器，把对应的值从堆栈中弹出去，即所谓的出栈。

　　其中保存的寄存器中，也包括lr的值（因为用bl指令进行跳转的话，那么之前的pc的值是存在lr中的），然后在子程序执行完毕的时候，再把堆栈中的lr的值pop出来，赋值给pc，这样就实现了子函数的正确的返回。

2.传递参数

　　C语言进行函数调用的时候，常常会传递给被调用的函数一些参数，对于这些C语言级别的参数，被编译器翻译成汇编语言的时候，就要找个地方存放一下，并且让被调用的函数能够访问，否则就没发实现传递参数了。对于找个地方放一下，分两种情况。
　　一种情况是，本身传递的参数就很少，就可以通过寄存器传送参数。
　　因为在前面的保存现场的动作中，已经保存好了对应的寄存器的值，那么此时，这些寄存器就是空闲的，可以供我们使用的了，那就可以放参数，而参数少的情况下，就足够存放参数了，比如参数有2个，那么就用r0和r1存放即可。（关于参数1和参数2，具体哪个放在r0，哪个放在r1，就是和APCS中的“在函数调用之间传递/返回参数”相关了，APCS中会有详细的约定。感兴趣的自己去研究。）
　　但是如果参数太多，寄存器不够用，那么就得把多余的参数堆栈中了。
　　即，可以用堆栈来传递所有的或寄存器放不下的那些多余的参数。

3.举例分析C语言函数调用是如何使用堆栈的

　　对于上面的解释的堆栈的作用显得有些抽象，此处再用例子来简单说明一下，就容易明白了：
　　用:

　　arm-inux-objmp –d u-boot > mp_u-boot.txt
　　复制代码

　　可以得到mp_u-boot.txt文件。该文件就是中，包含了u-boot中的程序的可执行的汇编代码，
　　其中我们可以看到C语言的函数的源代码，到底对应着那些汇编代码。

　　下面贴出两个函数的汇编代码，
　　一个是clock_init，
　　另一个是与clock_init在同一C源文件中的，另外一个函数CopyCode2Ram：