C/C++在函数调用时，为什么需要先将参数压栈？
在C/C++函数调用时，将参数压栈（push onto the stack）是实现函数传参和执行控制的关键机制。这背后涉及计算机体系结构、操作系统以及编译器的协同工作。让我们深入探究其中的原理和必要性。
核心原因：为函数提供执行所需的“临时工作区”
想象一下，当一个函数被调用时，它需要一系列的信息才能正常工作：
1. 它需要知道“调用者”在哪里。 函数执行完毕后，必须知道该回到哪里继续执行（即返回地址）。
2. 它需要接收“数据”来处理。 这些数据就是传递给它的参数。
3. 它需要在自己的作用域内“临时存储”局部变量。 比如函数内部声明的变量，它们只在函数执行期间存在。
4. 它需要一个地方来“存放”函数的返回值。
栈（stack）之所以成为实现这些功能的理想选择，是因为它是一种后进先出（LIFO，LastIn, FirstOut）的数据结构。这种结构天然适合管理函数调用的生命周期，可以形象地比喻为一叠盘子：你放入的最后一个盘子总是第一个被拿走。
参数压栈的具体过程与原因详解：
当编译器遇到一个函数调用时，它会生成一系列汇编指令来完成调用过程。参数压栈是其中的重要一环，主要有以下几个原因：
1. 传递参数的统一化与标准化：
避免寄存器数量限制和冲突： 如果所有参数都依赖于 CPU 寄存器来传递，那么寄存器的数量是有限的，而且不同函数可能需要使用相同的寄存器来传递不同的参数。这会导致寄存器分配的复杂性大大增加，并且可能出现“寄存器冲突”（即一个函数正在使用一个寄存器，而另一个函数也需要它）。通过将参数压栈，可以绕过这个限制，因为栈的容量远大于CPU寄存器的数量。
跨平台兼容性： 不同的 CPU 架构有不同的寄存器数量和用途。栈帧（stack frame）的约定（即函数调用时栈上数据的组织方式）为不同平台提供了一个相对统一的接口，使得编译器能够生成跨平台的代码。调用约定（calling convention）就定义了参数如何传递（栈上还是寄存器），以及栈如何清理。即使某些参数通过寄存器传递（现代优化中常见），最终也需要一套明确的规则来管理。
2. 创建“栈帧”（Stack Frame）：
局部变量和临时数据的存储： 每个函数在被调用时，都会在栈上创建一个属于自己的独立区域，称为“栈帧”或“活动记录”（activation record）。这个栈帧包含了函数执行所需的所有局部信息：
传入的参数： 这是函数开始执行之前准备好的数据。
局部变量： 函数内部声明的所有变量。
保存的寄存器值： 为了不破坏调用者正在使用的寄存器值，被调用函数可能会将这些寄存器的值先保存到栈上，并在函数返回前恢复。
返回地址： 最关键的是，栈帧中会保存一个指向调用函数下一条指令的地址。当被调用函数执行完毕后，CPU 就从栈帧中取出这个地址，跳回到调用者的正确位置继续执行。
独立性与安全性： 每个函数都有自己的栈帧，这保证了函数之间的独立性。一个函数的局部变量不会影响到另一个函数（除非通过显式的参数传递或全局变量）。这提高了代码的可维护性和调试性。
3. 实现返回地址的精确保存和恢复：
跳回正确位置： 函数调用本质上是一种“跳转”（jump）和“返回”（return）的过程。当函数 A 调用函数 B 时，CPU 需要知道在函数 B 执行完后，应该回到函数 A 的哪个具体位置继续执行。这个“返回地址”是至关重要的。
栈的天然机制： 将返回地址压栈是实现这一点的最直接方式。在调用函数之前，当前指令的下一条指令的地址（即返回地址）被推送到栈上。然后，CPU 跳转到被调用函数的入口。当被调用函数执行完毕时，它会从栈上弹出这个返回地址，然后跳转到该地址，从而精确地返回到调用函数中的正确点。
4. 递归调用和多重嵌套调用的支持：
“上下文”隔离： 当函数递归调用自身，或者函数 A 调用函数 B，B 又调用函数 C 时，栈的 LIFO 特性就发挥了决定性作用。每一次函数调用都会创建一个新的栈帧，并将新的参数、局部变量和返回地址压入栈顶。这确保了每一次函数调用都有自己独立的“上下文”，互不干扰。
正确处理返回顺序： 当一个函数返回时，它的栈帧被弹出，CPU 就回到了调用它的那个函数的栈帧中，并根据栈帧中的返回地址继续执行。这种层层嵌套和逐层返回的机制，使得递归和函数嵌套成为可能。
举个例子：
假设我们有一个简单的函数调用：`result = add(a, b);`
在调用 `add(a, b)` 时，在底层可能会发生以下大致过程（简化版，实际细节可能因编译器和平台而异）：
1. 评估参数： 计算变量 `a` 和 `b` 的值。
2. 压栈参数： 将 `a` 的值压入栈，然后将 `b` 的值压入栈。注意：参数压栈的顺序（从左到右或从右到左）取决于具体的调用约定。 例如，Cdecl 调用约定通常是从右到左压栈。
3. 压栈返回地址： 将下一条指令（即 `result = ...` 的地址）压入栈。
4. 跳转到 `add` 函数入口： CPU 跳转到 `add` 函数的起始地址。
5. 在 `add` 函数内部：
创建一个新的栈帧。
根据调用约定，`add` 函数可以通过查找栈顶（或栈顶附近）来找到传入的参数 `a` 和 `b`。
分配局部变量的空间（如果有的话）。
执行 `a + b` 的计算。
将结果存放在一个通常是约定好的寄存器中（或者也在栈上）。
6. 函数返回：
函数执行完毕。
从栈顶弹出之前压入的返回地址。
清理栈帧（可选，取决于调用约定）： 如果是调用者清理栈（如 `cdecl`），则不需要在这里特殊处理，返回地址弹出后，调用者自己知道需要移动栈指针。如果是被调用者清理栈（如 `stdcall`），则会被调用者在此处清理参数占用的栈空间。
跳转到弹出的返回地址，回到 `add` 函数调用处。
7. 接收返回值： 调用者从约定好的寄存器中获取 `add` 函数的返回值，并将其存入 `result` 变量。
8. （如果是调用者清理栈）清理参数占用的栈空间： 调用者会调整栈指针，移除之前压栈的参数。
总结：
参数压栈是函数调用机制中不可或缺的一环。它提供了一种标准化的、不受寄存器数量限制的方式来传递数据给被调用函数。更重要的是，栈帧的创建（包括参数、局部变量和返回地址）为函数执行提供了一个独立、安全的“临时工作区”，并确保了程序流程能够准确地在函数调用之间切换，支持了复杂的程序结构如递归和嵌套。没有参数压栈（或类似的栈管理机制），现代函数式编程和复杂的控制流将难以实现。
核心原因：为函数提供执行所需的“临时工作区”
想象一下，当一个函数被调用时，它需要一系列的信息才能正常工作：
1. 它需要知道“调用者”在哪里。 函数执行完毕后，必须知道该回到哪里继续执行（即返回地址）。
2. 它需要接收“数据”来处理。 这些数据就是传递给它的参数。
3. 它需要在自己的作用域内“临时存储”局部变量。 比如函数内部声明的变量，它们只在函数执行期间存在。
4. 它需要一个地方来“存放”函数的返回值。
栈（stack）之所以成为实现这些功能的理想选择，是因为它是一种后进先出（LIFO，LastIn, FirstOut）的数据结构。这种结构天然适合管理函数调用的生命周期，可以形象地比喻为一叠盘子：你放入的最后一个盘子总是第一个被拿走。
参数压栈的具体过程与原因详解：
当编译器遇到一个函数调用时，它会生成一系列汇编指令来完成调用过程。参数压栈是其中的重要一环，主要有以下几个原因：
1. 传递参数的统一化与标准化：
避免寄存器数量限制和冲突： 如果所有参数都依赖于 CPU 寄存器来传递，那么寄存器的数量是有限的，而且不同函数可能需要使用相同的寄存器来传递不同的参数。这会导致寄存器分配的复杂性大大增加，并且可能出现“寄存器冲突”（即一个函数正在使用一个寄存器，而另一个函数也需要它）。通过将参数压栈，可以绕过这个限制，因为栈的容量远大于CPU寄存器的数量。
跨平台兼容性： 不同的 CPU 架构有不同的寄存器数量和用途。栈帧（stack frame）的约定（即函数调用时栈上数据的组织方式）为不同平台提供了一个相对统一的接口，使得编译器能够生成跨平台的代码。调用约定（calling convention）就定义了参数如何传递（栈上还是寄存器），以及栈如何清理。即使某些参数通过寄存器传递（现代优化中常见），最终也需要一套明确的规则来管理。
2. 创建“栈帧”（Stack Frame）：
局部变量和临时数据的存储： 每个函数在被调用时，都会在栈上创建一个属于自己的独立区域，称为“栈帧”或“活动记录”（activation record）。这个栈帧包含了函数执行所需的所有局部信息：
传入的参数： 这是函数开始执行之前准备好的数据。
局部变量： 函数内部声明的所有变量。
保存的寄存器值： 为了不破坏调用者正在使用的寄存器值，被调用函数可能会将这些寄存器的值先保存到栈上，并在函数返回前恢复。
返回地址： 最关键的是，栈帧中会保存一个指向调用函数下一条指令的地址。当被调用函数执行完毕后，CPU 就从栈帧中取出这个地址，跳回到调用者的正确位置继续执行。
独立性与安全性： 每个函数都有自己的栈帧，这保证了函数之间的独立性。一个函数的局部变量不会影响到另一个函数（除非通过显式的参数传递或全局变量）。这提高了代码的可维护性和调试性。
3. 实现返回地址的精确保存和恢复：
跳回正确位置： 函数调用本质上是一种“跳转”（jump）和“返回”（return）的过程。当函数 A 调用函数 B 时，CPU 需要知道在函数 B 执行完后，应该回到函数 A 的哪个具体位置继续执行。这个“返回地址”是至关重要的。
栈的天然机制： 将返回地址压栈是实现这一点的最直接方式。在调用函数之前，当前指令的下一条指令的地址（即返回地址）被推送到栈上。然后，CPU 跳转到被调用函数的入口。当被调用函数执行完毕时，它会从栈上弹出这个返回地址，然后跳转到该地址，从而精确地返回到调用函数中的正确点。
4. 递归调用和多重嵌套调用的支持：
“上下文”隔离： 当函数递归调用自身，或者函数 A 调用函数 B，B 又调用函数 C 时，栈的 LIFO 特性就发挥了决定性作用。每一次函数调用都会创建一个新的栈帧，并将新的参数、局部变量和返回地址压入栈顶。这确保了每一次函数调用都有自己独立的“上下文”，互不干扰。
正确处理返回顺序： 当一个函数返回时，它的栈帧被弹出，CPU 就回到了调用它的那个函数的栈帧中，并根据栈帧中的返回地址继续执行。这种层层嵌套和逐层返回的机制，使得递归和函数嵌套成为可能。
举个例子：
假设我们有一个简单的函数调用：`result = add(a, b);`
在调用 `add(a, b)` 时，在底层可能会发生以下大致过程（简化版，实际细节可能因编译器和平台而异）：
1. 评估参数： 计算变量 `a` 和 `b` 的值。
2. 压栈参数： 将 `a` 的值压入栈，然后将 `b` 的值压入栈。注意：参数压栈的顺序（从左到右或从右到左）取决于具体的调用约定。 例如，Cdecl 调用约定通常是从右到左压栈。
3. 压栈返回地址： 将下一条指令（即 `result = ...` 的地址）压入栈。
4. 跳转到 `add` 函数入口： CPU 跳转到 `add` 函数的起始地址。
5. 在 `add` 函数内部：
创建一个新的栈帧。
根据调用约定，`add` 函数可以通过查找栈顶（或栈顶附近）来找到传入的参数 `a` 和 `b`。
分配局部变量的空间（如果有的话）。
执行 `a + b` 的计算。
将结果存放在一个通常是约定好的寄存器中（或者也在栈上）。
6. 函数返回：
函数执行完毕。
从栈顶弹出之前压入的返回地址。
清理栈帧（可选，取决于调用约定）： 如果是调用者清理栈（如 `cdecl`），则不需要在这里特殊处理，返回地址弹出后，调用者自己知道需要移动栈指针。如果是被调用者清理栈（如 `stdcall`），则会被调用者在此处清理参数占用的栈空间。
跳转到弹出的返回地址，回到 `add` 函数调用处。
7. 接收返回值： 调用者从约定好的寄存器中获取 `add` 函数的返回值，并将其存入 `result` 变量。
8. （如果是调用者清理栈）清理参数占用的栈空间： 调用者会调整栈指针，移除之前压栈的参数。
总结：
参数压栈是函数调用机制中不可或缺的一环。它提供了一种标准化的、不受寄存器数量限制的方式来传递数据给被调用函数。更重要的是，栈帧的创建（包括参数、局部变量和返回地址）为函数执行提供了一个独立、安全的“临时工作区”，并确保了程序流程能够准确地在函数调用之间切换，支持了复杂的程序结构如递归和嵌套。没有参数压栈（或类似的栈管理机制），现代函数式编程和复杂的控制流将难以实现。
网友意见
你这是受了“经典教科书”的荼毒。
实际上在全面进入64位年代，寄存器传参才是主流。
至于说早年为什么要压栈？也很简单：当年的cpu就没那么多寄存器可用：最早的x86，通用寄存器也就abcd四个。而且16位机的年代一个寄存器稍大点的数就放不下——不放内存是真的没办法传啊。
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