在學(xué)校或者各種編程類書本上，基本上都會看到一句話:"函數(shù)是程序的基本組成單位",可以說理解函數(shù)對編程是非常重要的，與函數(shù)調(diào)用緊密結(jié)合的機(jī)制就是函數(shù)調(diào)用棧了，而棧有一個特別的屬性就是棧的增長方向問題了，也發(fā)現(xiàn)一些多年編程經(jīng)驗(yàn)的朋友對這一塊都有點(diǎn)迷迷糊糊的。在閱讀RTOS源碼的時候也會經(jīng)常看到棧的增長方向配置項(xiàng)目，那么今天就帶大家了解一下棧的增長方向到底是咋回事。

1、棧的增長方向

首先我們要明確的是棧同樣也是分布在我們的內(nèi)存之中，而內(nèi)存是通過地址來進(jìn)行編排訪問的，如下是堆棧的示意圖：

對于堆棧而言原本并沒有方向一說，只有入棧和出棧一說，程序中執(zhí)行push指令則棧頂向上移動，執(zhí)行pop指令則棧頂向下移動，其僅僅只是一種先進(jìn)后出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，增長方向都是從棧底向棧頂方向移動，即分配數(shù)據(jù)的過程。

而我們平時所說的棧的增長方向又是怎么回事呢？

為了在內(nèi)存中分配一段內(nèi)存給堆棧，我們必須要區(qū)分堆棧相對于內(nèi)存的地址而言的方向性，通常棧頂增長的方向是從內(nèi)存的低地址向高地址變化，我們則稱為向上增長；反之則向下增長。

所謂"水往高處流，即向上增長"，這樣應(yīng)該就很好記憶了。

2、有什么用？

當(dāng)了解處理器中棧指針的增長方向以后，我們在debug程序的時候才能真正的把控程序的運(yùn)行過程。

在移植RTOS的過程中我們都需要對每個任務(wù)的堆棧分配一個合適的連續(xù)內(nèi)存區(qū)域來使用，此時初始狀態(tài)堆棧指針指向什么位置就跟堆棧的增長方向密切相關(guān)，有過RTOS移植經(jīng)驗(yàn)的朋友應(yīng)該都有在RTOS配置項(xiàng)中關(guān)注過這塊的選擇。

RTOS在任務(wù)初始化的時候，其堆棧指針應(yīng)該指向其棧底位置，那么對于堆棧向上增長，任務(wù)初始化的時候我們需要把堆棧指針設(shè)置在所分配內(nèi)存的低地址內(nèi)存處，反之則設(shè)置到高地址處。

設(shè)置好以后，其在堆棧分配的過程中才會朝著所分配的內(nèi)存區(qū)域中，否則就會堆棧反向自爆，導(dǎo)致程序異常；如果你的堆棧分配不合理，同樣了解堆棧變化方向后也變得有跡可循。

同樣在裸機(jī)程序中也需要了解一下處理器的堆棧變化方向，從而用來排查一些堆棧溢出所導(dǎo)致的程序異常問題。

3、用C語言如何判斷？

要了解一個CPU的堆棧的變換方向，一方面就是查詢相應(yīng)的芯片參考手冊，另外一方面就是實(shí)際測試了。

畢竟堆棧也就是內(nèi)存，自然就可以通過堆棧的分配過程取出所分配的內(nèi)存地址來比較判斷，而C語言可以方便的訪問內(nèi)存，也就比較容易判斷當(dāng)前處理器中堆棧指針的增長方向了。

那還不簡單，直接在函數(shù)內(nèi)部先后定義兩個局部變量，直接比較兩個變量的地址大小不就搞定了嗎？其實(shí)這種方式是依賴于編譯器實(shí)現(xiàn)的，畢竟哪個變量先進(jìn)行內(nèi)存申請，并沒有太大的影響。

那么是否有一種方法不依賴于編譯器實(shí)現(xiàn)呢？

必須有的，那就是函數(shù)調(diào)用棧了，因?yàn)橄日{(diào)用的函數(shù)必然首先入棧。

基于這樣的思想，這里bug菌寫一個判斷堆棧增長方向的demo供大家參考：

可以拿去試一試，看看你的芯片堆棧咋變化的~


審核編輯：劉清