我已经查看了几个地方,例如这里,但没有一个详细解释用于实现堆栈本身的结构(“任务”(进程/线程)存储其嵌套调用信息等的地方)。它是一个链表,还是一个数组,还是别的什么?我似乎找不到此信息,但从图表上看,它们总是将其显示为一个大内存块(虚拟内存),其中开头是堆,结尾是堆栈。但这是我们正在处理的虚拟内存,它周围有各种数据结构,例如分页。所以问题是在这一切之上堆栈的实现到底是什么?我不禁认为它一定是一个链表。
原因是,如果你有多个进程,每个进程都有自己的堆栈,这是如何实现的?
在这里,我们似乎到达了某个地方:
每个进程在内核中运行时都有自己的堆栈供使用;在当前内核中,该堆栈的大小为 8KB 或(在 64 位系统上)16KB 内存。堆栈位于直接映射的内核内存中,因此它必须在物理上是连续的。
堆栈实际上是一个数组——它在连续的内存中包含一堆单词,有一个重要的限制——它只能在一端增长和收缩(因此 FILO——先进后出),它也是 LIFO。
与数组的重要区别也是:处理器堆栈在逻辑上分为帧,并且(与数组不同),每个帧的大小都可以与其他帧不同。
每一帧都包含进行函数调用时需要存储的内容,包括:
如果您想知道一个函数如何在递归的同时对每个级别的所有参数和局部变量使用相同的名称,答案是它们都具有相对于它们当前堆栈帧的地址。
每个处理器架构的栈帧结构都有不同的定义,以采用最自然的存储方式。没有“Linux”堆栈——英特尔、AMD 和 Sparc 都有自己的定义。请记住,您可以下载本地编译器必须知道如何从您自己的代码中调用的预编译库。
Stack 本身也是一种通用数据结构。例如,如果您正在解析允许嵌套块构造的 C 或 SQL 或 XML 等语言的源代码,那么在执行过程中自然而然地构建您所在的块的堆栈。您不会希望使用进程堆栈来执行此操作:它是您正在解析的具有块结构的东西,而不是您自己的需要递归的代码。
每个进程的堆栈只是其用户进程内存的一部分。通常,用户地址空间从 -8MB 到 0 到(比如说)60MB。堆栈从 -16 开始并向下增长(越来越负)。编译器分配的全局和静态内存从 0 开始向上,任何堆分配都在固定内存之上增长。代码是分开的(出于保护原因)。将负地址范围映射到分页内存不会对虚拟存储系统造成任何损害。