Linux中的各种栈：进程栈线程栈内核栈中断栈_线程内核栈,linux中断栈 - CSDN文库

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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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