ทำไมเรายังคงเติบโตสแต็คย้อนหลังได้

เมื่อทำการคอมไพล์รหัส C และดูแอสเซมบลีมันทั้งหมดจะมีสแต็กเติบโตแบบย้อนกลับดังนี้:

_main:
    pushq   %rbp
    movl    $5, -4(%rbp)
     popq    %rbp
    ret

-4(%rbp)- หมายความว่าตัวชี้ฐานหรือตัวชี้สแต็คกำลังเคลื่อนย้ายที่อยู่หน่วยความจำแทนที่จะไปขึ้นหรือไม่? ทำไมถึงเป็นอย่างนั้น?

ฉันเปลี่ยน$5, -4(%rbp)ไป$5, +4(%rbp)คอมไพล์และรันโค้ดและไม่มีข้อผิดพลาด เหตุใดเราจึงต้องย้อนกลับไปในหน่วยความจำสแต็ค

นี่หมายถึงตัวชี้ฐานหรือตัวชี้สแต็คกำลังเคลื่อนย้ายที่อยู่หน่วยความจำลงไปแทนที่จะขึ้นไปหรือไม่? ทำไมถึงเป็นอย่างนั้น?

ใช่pushคำแนะนำจะลดตัวชี้สแต็กและเขียนไปยังสแต็กในขณะที่popทำย้อนกลับอ่านจากสแต็กและเพิ่มตัวชี้สแต็ก

นี่เป็นเรื่องในประวัติศาสตร์สำหรับเครื่องจักรที่มีหน่วยความจำ จำกัด กองซ้อนถูกวางไว้สูงขึ้นเรื่อย ๆ ในขณะที่กองนั้นวางต่ำและโตขึ้น มี "ช่องว่างเดียวของ" หน่วยความจำว่าง "- ระหว่างกอง & กองและช่องว่างนี้มีการใช้ร่วมกันทั้งสองสามารถเติบโตเป็นช่องว่างตามความต้องการของแต่ละบุคคล ดังนั้นโปรแกรมจะเรียกใช้หน่วยความจำไม่เพียงพอเมื่อสแต็กและฮีปชนกันโดยไม่มีหน่วยความจำว่าง 

หากสแต็คและฮีปเติบโตในทิศทางเดียวกันแสดงว่ามีช่องว่างสองช่องและสแต็กไม่สามารถเติบโตเป็นช่องว่างของฮีปได้ (ในทางกลับกันก็เป็นปัญหาเช่นกัน)

ในขั้นต้นโปรเซสเซอร์ไม่มีคำแนะนำการจัดการสแต็กโดยเฉพาะ อย่างไรก็ตามในขณะที่เพิ่มการรองรับสแต็คเข้ากับฮาร์ดแวร์จึงใช้รูปแบบการเติบโตที่ลดลงและโปรเซสเซอร์ยังคงติดตามรูปแบบนี้ในปัจจุบัน

หนึ่งอาจโต้แย้งว่าบนเครื่อง 64- บิตมีพื้นที่ที่อยู่เพียงพอที่จะอนุญาตให้มีหลายช่องว่าง - และเป็นหลักฐานช่องว่างหลายจำเป็นต้องเป็นกรณีเมื่อกระบวนการมีหลายกระทู้ แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่เพียงพอที่จะเปลี่ยนแปลงสิ่งต่างๆรอบตัวเนื่องจากระบบหลาย ๆ ช่องทาง แต่ทิศทางการเติบโตนั้นเป็นกฎเกณฑ์โดยพลการ

คุณจะต้องเปลี่ยนการจัดการคำแนะนำในการสั่งซื้อเพื่อเปลี่ยนทิศทางของสแต็คหรืออื่น ๆ ให้ขึ้นกับการใช้งานของสแต็คของ CPU ที่อุทิศตนผลักดันและ popping คำแนะนำ (เช่นpush, pop, call, ret, อื่น ๆ )

โปรดทราบว่าสถาปัตยกรรมชุดคำสั่ง MIPS ไม่ได้ทุ่มเทpush& popดังนั้นจึงเป็นประโยชน์ในการขยายสแต็คในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง - คุณยังอาจต้องการโครงร่างหน่วยความจำหนึ่งช่องว่างสำหรับกระบวนการเธรดเดียว แต่สามารถขยายสแต็กขึ้นและกอง ลงต่ำ อย่างไรก็ตามหากคุณทำเช่นนั้นรหัสC varargsบางตัวอาจต้องมีการปรับเปลี่ยนในแหล่งที่มาหรือในการผ่านพารามิเตอร์ภายใต้ประทุน

(อันที่จริงแล้วเนื่องจากไม่มีการจัดการสแต็กโดยเฉพาะบน MIPS เราสามารถใช้การเพิ่มขึ้นก่อนหรือหลังหรือการลดลงก่อนหรือหลังสำหรับการกดลงบนสแต็คตราบใดที่เราใช้การย้อนกลับที่แน่นอนสำหรับการหลุดออกจากสแต็ค ระบบปฏิบัติการเคารพรูปแบบการใช้สแต็คที่เลือกแน่นอนในระบบฝังตัวบางตัวและระบบการศึกษาบางระบบสแต็ค MIPS จะโตขึ้น)

ในระบบเฉพาะของคุณสแต็กจะเริ่มต้นจากที่อยู่หน่วยความจำสูงและ "ขยาย" ลงไปจนถึงที่อยู่หน่วยความจำเหลือน้อย (กรณีสมมาตรจากต่ำไปสูงยังมีอยู่)

และเนื่องจากคุณเปลี่ยนจาก -4 และ +4 และมันวิ่งไม่ได้หมายความว่าถูกต้อง เลย์เอาต์ของหน่วยความจำของโปรแกรมที่ทำงานนั้นมีความซับซ้อนมากขึ้นและขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่น ๆ ที่อาจมีส่วนทำให้คุณไม่ได้ชนกับโปรแกรมที่แสนง่ายนี้ในทันที

ตัวชี้สแต็กชี้ที่ขอบเขตระหว่างหน่วยความจำสแต็กที่จัดสรรและไม่ได้ถูกจัดสรร การขยายมันลงหมายความว่ามันเริ่มต้นที่จุดเริ่มต้นของโครงสร้างแรกในพื้นที่สแต็กที่จัดสรรโดยมีรายการอื่น ๆ ที่ได้รับการจัดสรรตามที่อยู่ที่มีขนาดใหญ่กว่า การมีพอยน์เตอร์ชี้ไปที่จุดเริ่มต้นของโครงสร้างที่จัดสรรนั้นเป็นเรื่องธรรมดามากกว่าอีกทางหนึ่ง

ในหลาย ๆ ระบบในทุกวันนี้มีการลงทะเบียนแยกต่างหากสำหรับเฟรมสแต็กซึ่งค่อนข้างเชื่อถือได้ว่าจะไม่คลี่คลายเพื่อที่จะหาสายโซ่ที่มีการจัดเก็บตัวแปรภายในเครื่องสลับกัน วิธีนี้ลงทะเบียนกองกรอบการตั้งค่าบนสถาปัตยกรรมบางหมายความว่ามันจะจบลงชี้ที่อยู่เบื้องหลังการจัดเก็บตัวแปรท้องถิ่นเมื่อเทียบกับตัวชี้สแต็คก่อนที่มัน ดังนั้นการใช้การลงทะเบียนเฟรมกองซ้อนนี้จึงต้องมีการสร้างดัชนีเชิงลบ

โปรดทราบว่าสแต็กเฟรมและการจัดทำดัชนีเป็นลักษณะด้านข้างของภาษาคอมพิวเตอร์ที่คอมไพล์ดังนั้นจึงเป็นตัวสร้างโค้ดของคอมไพเลอร์ที่ต้องจัดการกับ "ความไม่เป็นธรรมชาติ" แทนที่จะเป็นโปรแกรมเมอร์ภาษาแอสเซมบลีที่ไม่ดี

ดังนั้นในขณะที่มีเหตุผลทางประวัติศาสตร์ที่ดีสำหรับการเลือกสแต็คที่จะเติบโตลง (และบางส่วนจะถูกเก็บไว้หากคุณเขียนโปรแกรมในภาษาแอสเซมบลีและไม่ต้องตั้งค่ากรอบสแต็คที่เหมาะสม)