栈的作用与应用：函数调用、进制转换与操作系统

"为什么使用栈? - 软件技术基础（西电） 栈是一种重要的数据结构，它遵循“后进先出”（LIFO）的原则，即最后存入的元素最先被取出。栈在许多计算机科学和软件技术的应用中发挥着关键作用。 1. 函数调用： 在编程中，函数调用是栈最常见的应用场景。当一个函数被调用时，程序的执行流需要暂时保存，以便在函数执行完毕后能恢复到调用点继续执行。这就是所谓的“调用堆栈”或“堆栈帧”。函数参数、局部变量以及返回地址都会被压入栈中。当函数执行完毕，栈顶的元素（即返回地址）被弹出，控制权返回到调用函数的下一条指令，使得程序能继续执行。 2. 进制转换： 在进行二进制、八进制、十进制、十六进制等进制之间的转换时，可以利用栈来辅助计算。例如，将十进制数转换为二进制，可以不断地除以2并记录余数，每次的余数依次入栈，最后栈中的元素顺序即为二进制表示。 3. 算术表达式计算： 计算中缀表达式（如常见的数学公式）时，通常会使用栈来处理运算符。通过扫描表达式，遇到数字就入栈，遇到运算符则与栈顶的运算符比较优先级，如果当前运算符优先级更高，则等待，否则弹出栈顶运算符进行计算，结果再入栈。这样可以确保运算的正确顺序，遵循运算符的优先级规则。 4. 操作系统中断： 操作系统在处理中断请求时，会使用栈来保存当前进程的状态，包括寄存器值和程序计数器，然后切换到处理中断的服务程序。中断处理完成后，栈中的信息会被恢复，使得进程能从中断的地方继续执行，保证了程序的连续性和正确性。 栈的基本操作包括： - 初始化：创建一个空栈。 - 置空：清除栈中所有元素。 - 判断栈空：检查栈是否为空。 - 入栈：向栈顶添加元素。 - 出栈：移除栈顶元素并返回其值。 - 取栈顶元素：查看但不移除栈顶元素的值。 栈的实现通常有顺序存储（数组）和链式存储（链表）两种方式。在实际应用中，栈常用于递归、编译器的符号表管理、错误恢复机制、网页浏览器的前进/后退功能等。由于其简单高效的特点，栈在各种软件技术中都有广泛的应用。"