C解析之五函数内幕

只看该作者 · 2014-3-29 20:02

前言：关于函数，你不知到的那些事。
C语言程序由多个函数组成，所有函数具有平行性，这意味着函数内部不能再定义函数。函数带来一大串问题，全局变量与局部变量是什么？它们的作用域与生存期有何不同？实际参数与形式参数又有何不同？为什么形式参数只有在被调用时才分配内存？返回值如何传递......在很多书上都可以找到答案，但...问题是，很少有书给予了让人满意的解释。

只看该作者 · 2014-3-29 20:02

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void Swap(int a,int b){ //形参a,b

int temp;

temp=a;

a=b;

b=temp;

}

int main(){

int m=3;

int n=4;

Swap(m,n); //实参n,m

return 0;

}

只看该作者 · 2014-3-29 20:02

只看该作者 · 2014-3-29 20:03

   1.main()调用前：
                     1.1压栈保存现场: main将寄存器数据与机器状态压栈保存，当调用结束后，把这些压入栈的数据弹出就可以恢复main的运行，如图main指示的区域。
                     1.2参数入栈: 参数列表(m,n)按从左到右的顺序压入栈。
                     1.3返回地址入栈: 这是main()函数的下一条指令的地址，保存这个地址返回main后才知道该执行main的那条指令。

只看该作者 · 2014-3-29 20:03

2.Swap()被调用后：
2.1建立自己的堆栈：Swap()在如图Swap指示的区域建立自己的堆栈，这是每个函数运行的基础，局部变量等空间开辟均基于堆栈。
2.2建立局部变量: Swap()在自己的栈上建立局部变量（包括函数定义的形式参数），栈在Swap指示的区域。局部变量存储位置问题，可参考【C解析之三】C语言的内存分配。

只看该作者 · 2014-3-29 20:04

2.3 Swap开始执行指令：函数运行的条件-堆栈建立完成后，Swap开始执行代码，完成其任务。
2.4参数的访问 : Swap通过基地址+偏移量访问参数，如基地址+8是第一个参数m,基地址+12是第二个参数n的地址，并将其值赋给建立的局部变量a,b。

只看该作者 · 2014-3-29 20:04

3.Swap()执行完后：
3.1清理堆栈: Swap的任务已经完成，维持它运行的堆栈就没有存在的理由。
3.2返回值 : 如果有返回值，一般是将返回值放在寄存器中，main冲寄存器中获得返回值

只看该作者 · 2014-3-29 20:04

  4.main()恢复:
                     4.1返回地址 : 这条指令地址取出放入指令寄存器（处理器下一条处理的指令放在这个寄存器内）。
                     4.2弹栈恢复现场 :这个过程与1.1过程相反，恢复main调用前的环境。
                     4.3获取返回值 :如果有，一般到相应的寄存器内读取。
            至此，函数调用过程结束。现在分析这个过程，以期望可以找到问题的答案：

只看该作者 · 2014-3-29 20:05

1.全局变量与局部变量：全局变量不依赖任何函数，至始至终都存在，存储于静态区。2.1-2.1到3.1可以发现，局部变量时在函数被调用后才开始分配空间，并最终随函数一起消亡。
            2.生存期: 全局变量显然在整个程序过程都一直存在，而局部变量生于函数调用时，死于函数调用结束。
            3.实际参数与形式参数:通过1.2与1.2-1.4清楚的表明，形式参数是函数的局部变量，创建于函数调用时，并被参数赋值。赋值则意味着在被调用函数内的操作，将不会影响到实参m,n的值，Swap并不具有m,n互换的功能。（读者可以试试，实际上Swap(int &a,int &b)这样定义才具有交换的功能）。
            4.参数的传递 :参数的传递是通过地址偏移量完成，其中更多的细节参考C调用约定。
            5.返回值: 一般情况下，返回值通过寄存器传递，更多细节参考C调用约定。