Linux 中的各种栈：进程栈 线程栈 内核栈 中断栈
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2018/5/6 Linux 中的各种栈：进程栈 线程栈 内核栈 中断栈 - CSDN博客
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Linux 中的各种栈：进程栈 线程栈 内核栈 中断栈
置顶 2016年09月01日 21:52:02 阅读数：7597
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栈是什么？栈有什么作用？
首先，栈 (stack) 是一种串列形式的 数据结构。这种数据结构的特点是 后入先出 (LIFO, Last In First Out)，数据只能在串列的一端 (称
为：栈顶 top) 进行 推入 (push) 和 弹出 (pop) 操作。根据栈的特点，很容易的想到可以利用数组，来实现这种数据结构。但是本文要讨
论的并不是软件层面的栈，而是硬件层面的栈。
大多数的处理器架构，都有实现硬件栈。有专门的栈指针寄存器，以及特定的硬件指令来完成 入栈/出栈 的操作。例如在 ARM 架构
上，R13 (SP) 指针是堆栈指针寄存器，而 PUSH 是用于压栈的汇编指令，POP 则是出栈的汇编指令。
【扩展阅读】：ARM 寄存器简介
ARM 处理器拥有 37 个寄存器。 这些寄存器按部分重叠组方式加以排列。 每个处理器模式都有一个不同的寄存器组。 编组的寄存器为处理处理器
异常和特权操作提供了快速的上下文切换。
提供了下列寄存器：
- 三十个 32 位通用寄存器：
- 存在十五个通用寄存器，它们分别是 r0-r12、sp、lr
- sp (r13) 是堆栈指针。C/C++ 编译器始终将 sp 用作堆栈指针
- lr (r14) 用于存储调用子例程时的返回地址。如果返回地址存储在堆栈上，则可将 lr 用作通用寄存器
- 程序计数器 (pc)：指令寄存器
- 应用程序状态寄存器 (APSR)：存放算术逻辑单元 (ALU) 状态标记的副本
- 当前程序状态寄存器 (CPSR)：存放 APSR 标记，当前处理器模式，中断禁用标记等
- 保存的程序状态寄存器 (SPSR)：当发生异常时，使用 SPSR 来存储 CPSR
上面是栈的原理和实现，下面我们来看看栈有什么作用。栈作用可以从两个方面体现：函数调用 和 多任务支持 。
一、函数调用
我们知道一个函数调用有以下三个基本过程：
- 调用参数的传入
- 局部变量的空间管理
- 函数返回
函数的调用必须是高效的，而数据存放在 CPU通用寄存器 或者 RAM 内存 中无疑是最好的选择。以传递调用参数为例，我们可以选
择使用 CPU通用寄存器 来存放参数。但是通用寄存器的数目都是有限的，当出现函数嵌套调用时，子函数再次使用原有的通用寄存器
必然会导致冲突。因此如果想用它来传递参数，那在调用子函数前，就必须先 保存原有寄存器的值，然后当子函数退出的时候再 恢
复原有寄存器的值 。
函数的调用参数数目一般都相对少，因此通用寄存器是可以满足一定需求的。但是局部变量的数目和占用空间都是比较大的，再依赖有
限的通用寄存器未免强人所难，因此我们可以采用某些 RAM 内存区域来存储局部变量。但是存储在哪里合适？既不能让函数嵌套调用
的时候有冲突，又要注重效率。
这种情况下，栈无疑提供很好的解决办法。一、对于通用寄存器传参的冲突，我们可以再调用子函数前，将通用寄存器临时压入栈中；
在子函数调用完毕后，在将已保存的寄存器再弹出恢复回来。二、而局部变量的空间申请，也只需要向下移动下栈顶指针；将栈顶指针
向回移动，即可就可完成局部变量的空间释放；三、对于函数的返回，也只需要在调用子函数前，将返回地址压入栈中，待子函数调用
结束后，将函数返回地址弹出给 PC 指针，即完成了函数调用的返回；
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