在大多数现代系统中,堆栈增长的方向是什么？

Question

在大多数现代系统中,堆栈增长的方向是什么？

Uri*_*Uri 101 assembly stack callstack abi stack-frame

我正在准备C中的一些培训材料,我希望我的示例适合典型的堆栈模型.

C堆栈在Linux,Windows,Mac OSX(PPC和x86),Solaris和最新的Unix中的发展方向是什么？

Answer 1

堆栈增长通常不依赖于操作系统本身,而是依赖于正在运行的处理器.例如,Solaris在x86和SPARC上运行.Mac OSX(正如你所提到的)在PPC和x86上运行.从我的大工作室'System z'到微不足道的小手表, Linux运行起来.

如果CPU提供任何类型的选择,操作系统使用的ABI /调用约定指定如果您希望代码调用其他人的代码,则需要做出哪种选择.

处理器及其方向是:

x86:下来.
SPARC:可选择.标准ABI使用了down.
PPC:我觉得失望了.
系统z:在一个链表中,我没骗你(但仍然失败,至少对于zLinux).
ARM:可选,但Thumb2仅具有向下的紧凑编码(LDMIA =增量之后,STMDB =减量之前).
6502:向下(但只有256个字节).
RCA 1802A:任何您想要的方式,受SCRT实施的约束.
PDP11:向下.
8051:起来.

显示我的年龄在最后几个,1802是用于控制早期航天飞机的芯片(感觉门是否打开,我怀疑,基于它具有的处理能力:-)和我的第二台计算机,COMX-35(跟随我的ZX80).

PDP11的详细信息来自这里,8051详细信息来自这里.

SPARC架构使用滑动窗口寄存器模型.体系结构可见的细节还包括寄存器窗口的循环缓冲区,这些缓冲区在内部有效且缓存,在上溢/下溢时具有陷阱.详情请见此处.正如SPARCv8手册所述,SAVE和RESTORE指令类似于ADD指令和寄存器窗口旋转.使用正常数而不是通常的负数会产生向上增长的堆栈.

上述SCRT技术是另一种 - 1802使用了一些或十六个16位寄存器用于SCRT(标准呼叫和返回技术).一个是程序计数器,你可以使用任何寄存器作为带SEP Rn指令的PC .一个是堆栈指针,两个总是设置为指向SCRT代码地址,一个用于调用,一个用于返回.没有登记册以特殊方式处理.请记住这些细节来自记忆,它们可能不完全正确.

例如,如果R3是PC,则R4是SCRT调用地址,R5是SCRT返回地址,R2是"堆栈"(引用它在软件中实现),SEP R4将R4设置为PC并开始运行SCRT通话代码.

然后它将R3存储在R2"堆栈"上(我认为R6用于临时存储),向上或向下调整它,抓住R3之后的两个字节,将它们加载到 R3中,然后执行SEP R3并在新地址运行.

要返回,它会将SEP R5旧地址从R2堆栈中拉出来,向它添加两个(跳过调用的地址字节),将其加载到R3并SEP R3开始运行前面的代码.

在所有6502/6809/z80基于堆栈的代码之后,很难将你的头部包裹起来,但仍然优雅地以一种砰然一碰你的方式.另外的芯片大卖的特点之一是一套完整的16个16位寄存器,尽管你立刻失去那些7(5 SCRT,两个用于DMA和内存中断).啊,营销胜过现实的胜利:-)

System z实际上非常相似,使用其R14和R15寄存器进行呼叫/返回.

要添加到列表中,ARM可以向任一方向增长,但可以通过特定的硅实现设置为一个或另一个(或者可以通过软件选择).我所处理的少数人一直处于成长模式. (3认同)
对于好奇的人来说,这是关于堆栈如何在z/OS上运行的良好资源:http://www-03.ibm.com/systems/resources/Stack+and+Heap.pdf (2认同)
我不确定我如何理解“堆栈向下增长”这个表达（而不是例如它向东增长）。“向下”是否意味着堆栈指针的值随着“push”操作而减少，并随着“pop”操作而增加？ (2认同)
@René，在这种情况下，向下意味着朝向较低的内存地址。 (2认同)

Answer 2

jfs*_*jfs 23

在C++中(适用于C)stack.cc:

static int
find_stack_direction ()
{
    static char *addr = 0;
    auto char dummy;
    if (addr == 0)
    {
        addr = &dummy;
        return find_stack_direction ();
    }
    else
    {
        return ((&dummy > addr) ? 1 : -1);
    }
}

Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

哇,自从我看过"auto"关键字以来已经有很长一段时间了. (13认同)
(&dummy> addr)未定义.仅当两个指针指向同一数组或结构内时,才定义向关系运算符提供两个指针的结果. (7认同)
没有必要为此使用`static`.相反,您可以将地址作为参数传递给递归调用. (7认同)
另外,通过使用`static`,如果你多次调用它,后续调用可能会失败...... (4认同)
试图调查你自己的堆栈的布局 - 这是C/C++根本没有指定的东西 - 开头是"不可移植的",所以我不会真正关心它.看起来这个函数只能正常工作一次. (2认同)

Answer 3

mP.*_*mP. 7

增长的优点是在较旧的系统中,堆栈通常位于内存的顶部.程序通常从底部开始填充内存,因此这种内存管理最小化了测量堆栈底部和将堆栈底部置于合理位置的需要.

不是“优势”，而是重言式。 (3认同)
不是同义反复。关键是让两个不断增长的内存区域不互相干扰（除非内存已满），正如 @valenok 指出的那样。 (2认同)

Answer 4

sh-*_*sh- 6

只是对其他答案的一个小补充，据我所知没有触及这一点：

堆栈向下增长会使堆栈内的所有地址相对于堆栈指针具有正偏移量。不需要负偏移量，因为它们只会指向未使用的堆栈空间。当处理器支持堆栈指针相对寻址时，这简化了对堆栈位置的访问。

许多处理器的指令允许使用相对于某些寄存器的正偏移进行访问。其中包括许多现代建筑，以及一些旧建筑。例如，ARM Thumb ABI 提供与堆栈指针相关的访问，并在单个 16 位指令字内编码一个正偏移量。

如果堆栈向上增长，则相对于堆栈指针的所有有用偏移量都将是负数，这不太直观且不太方便。它也与寄存器相关寻址的其他应用程序不一致，例如用于访问结构的字段。

Answer 5

Mic*_*ael 5

堆栈在x86上增长(由体系结构定义,弹出增量堆栈指针,推送减量.)

Answer 6

phu*_*clv 5

在MIPS和许多现代的RISC体系结构（如PowerPC上，RISC-V，SPARC ...）有没有push和pop说明。这些操作是通过手动调整堆栈指针然后相对于调整后的指针加载/存储值来显式完成的。所有寄存器（零寄存器除外）都是通用的，所以理论上任何寄存器都可以是堆栈指针，堆栈可以向程序员想要的任何方向增长

也就是说，堆栈通常会在大多数架构上向下增长，这可能是为了避免堆栈和程序数据或堆数据增长并相互冲突的情况。还有sh- 的回答中提到的很好的寻址原因。一些示例：MIPS ABI 向下增长并使用$29(AKA $sp) 作为堆栈指针，RISC-V ABI 也向下增长并使用 x2 作为堆栈指针

在 Intel 8051 中，堆栈增长，可能是因为内存空间太小（原始版本为 128 字节），没有堆，您不需要将堆栈放在顶部，这样它就会与增长的堆分开从底部

您可以在https://en.wikipedia.org/wiki/Calling_convention 中找到有关各种架构中堆栈使用的更多信息

也可以看看

归档时间：	16 年，7 月前
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最近记录：	6 年，3 月前