C语言超详细讲解函数栈帧的创建和销毁

什么是函数栈帧？

函数栈帧也叫做栈帧，是存放函数局部变量、参数、函数返回地址等信息的一段内存空间。在函数被调用时，会动态地在栈上分配一段空间来存放函数栈帧，当函数执行完毕后释放这段空间。

函数栈帧的创建过程

当函数被调用时，会通过以下步骤创建函数栈帧：

1. 将函数调用后下一条指令（即函数体里的第一条语句）的地址压入栈中，这里称之为返回地址。
2. 如果函数有参数，将参数按照从右到左的顺序压入栈中。
3. 分配一段内存空间给函数栈帧，这段空间的大小为函数所需内存的大小，如局部变量、临时变量等。
4. 将函数栈帧的基地址（即栈顶指针）保存。

以下是一个演示代码，以 add 函数为例：

#include <stdio.h>

int add(int a, int b) {
    int c = a + b;
    return c;
}

int main() {
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = add(a, b);
    printf("c = %d\n", c);
    return 0;
}

当调用 add 函数时，会按照以下步骤创建函数栈帧：

1. 将 main 函数下一条指令的地址压入栈中，这里是 printf("c = %d\n", c) 的地址。
2. 将 add 函数的第二个参数 b 压入栈中，然后将第一个参数 a 压入栈中。
3. 分配一段内存空间给函数栈帧，这里需要 4 个字节来存 c。
4. 保存函数栈帧的基地址（即栈顶指针）。

函数栈帧的销毁过程

当函数执行完毕后，需要销毁该函数栈帧，过程如下：

1. 保存函数的返回值，如果有的话。
2. 恢复栈顶指针到函数栈帧基地址处，即释放函数栈帧所占用的内存空间。
3. 将返回地址出栈并跳转到该地址。

以下是一个演示代码：

#include <stdio.h>

int add(int a, int b) {
    int c = a + b;
    return c;
}

int main() {
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = add(a, b);
    printf("c = %d\n", c);
    return 0;
}

当 add 函数执行完毕后，会按照以下步骤销毁函数栈帧：

1. 保存函数的返回值 c。
2. 恢复栈顶指针到函数栈帧基地址处，释放函数栈帧所占用的内存空间。
3. 将返回地址出栈并跳转到该地址，这里即回到 main 函数下一条指令的地址。
4. 将 add 的返回值 c 压入栈中。
5. 执行 printf 语句。

结语

函数栈帧的创建和销毁是 C 语言中一个非常重要的概念，理解这个过程对于 C 语言的学习和掌握很有帮助。希望本篇文章能对你有所帮助。