Question

我正试图了解堆栈被推入和拉出时的工作方式，如果问题听起来很简单，则抱歉。

我想从一个超基本的东西开始，例如8位内存（我知道这会过分简化，但让我们开始简单）

我设计堆栈的方式如下：

SP最初将指向内存中的最高位置：0xFF

0xFF:   <- SP

发布推送命令时，我将val保存在SP所指的位置，然后减小SP。

0xFE:         <- SP
0xFF:  val

弹出命令将首先递增SP，然后将SP指向的值移入寄存器。

基本上，我的SP指向堆栈中的第一个可用位置。

但是，这似乎并不是在实际系统中实现的方式。

查看组装手册中的推入说明：

Decrements the stack pointer and then stores the source operand on the top of the stack.

因此，基本上SP指向最新的存储值。

我的问题是：首先减少堆栈指针，不是堆栈的最顶端不可用吗？如果在保存数据之前先减小指针，如何将数据存储到堆栈的第一位置？

是否有理由以这种方式设计堆栈指针？

Answer 1

递减堆栈指针，然后将源操作数存储在堆栈顶部。

有一些设计注意事项（但请放心，我同意它是相对任意的，因为任何一种都可以使用）：

首先，让我们以您的示例为例，看看如果从头开始将2字节的字压入堆栈会发生什么情况。

        0xFF:   <- SP

push.w val2

        0xFD:         <- SP
        0xFE:  val2(hi 8-bits)   # order depends on big/little endian
        0xFF:  val2(lo 8-bits)

该值的8位到达SP所指向的位置（第一个可用字节），而其他8位必须低于该地址（因为它们不能高于该地址，是吗？）。堆栈指针保留指向空闲字节的位置，因此可以在SP + 1处访问刚刚压入的值。

虽然可以使之可行，但替代方案似乎更合理：

刚推送的项目位于位置SP + 0。

请记住，加载比存储更常见，因此加载堆栈的顶项可能比存储更频繁。在支持负载无位移的体系结构中，以SP + 0访问堆栈顶部有利于加载。（相对于无人认领的空间，它也主张有偿的空间。）

如果我们想到SP +？作为已声明和未声明的界限，在已声明的空间中包含0似乎更为实际和自然。这是因为（在计算机中，与数学不同，）零更像是一个正数，而不是一个负数-例如，考虑无符号数，该数字始终支持零（以及正值）。

我们还要注意，由于微体系结构的原因，内存读取的速度比内存写入的速度慢（读取通常位于关键路径上，该路径限制了最大可能的时钟频率，而写入并非如此）。因此，后增量弹出（加载）比前增量弹出更可取，因为后增量可以在并行硬件中进行加法（到数据存储器访问），而前增量弹出将加法器放入运算器中。地址总线和数据存储器读取操作的方式。（当然，要支持后增量弹出，我们需要进行前减推。）

Answer 2

为什么先执行push会减少堆栈指针？

首先：取决于CPU类型，堆栈指针如何工作。

在6800上，先写入值，然后递减堆栈指针。

然后在TMS320F28上写入该值，然后递增堆栈指针。

...堆栈顶部不是不可用吗？

请忘记“不可用”一词。正确的词是“使用中”。

考虑以下C或Java程序：

int a, b;
a = someFunction();
someOtherFunction();
thirdFunction(a);

您要将someOtherFunction()的返回值存储在变量中，如下所示：

int a, b;
a = someFunction();
a = someOtherFunction();
thirdFunction(a);

这不是一个好主意，因为变量a已经“在使用中”。变量b仍然是“可用的”。

但是，这不会阻止您覆盖变量a。

现在，让我们回到堆栈指针并查看局部变量。查看局部变量（而不是push），我们可以更清楚地看到堆栈指针的实际作用：

输入这样的功能时：

void someFunction(void)
{
    int x, y, z;
    ...
    y = 5;
}

...生成的汇编代码将首先将堆栈指针减少3（假设一个int需要一个内存位置）。

比方说，进入函数之前，堆栈指针的值为0x73。这意味着内存位置0 ... 72未使用，内存位置73 ... FF正在使用。

汇编程序代码会将堆栈指针的值更改为0x70，并将变量x存储在地址0x70，将y存储在地址0x71，将z存储在0x72。

堆栈指针的值为0x70，这意味着内存位置70 ... FF正在“使用中”。

应该清楚的是，内存位置70 ... 72是“使用中”，因为变量x，y和z存储在此处。

但是，这并不意味着不能访问（读取或写入）这些存储位置：指令y=5;将写入存储位置0x71。

为什么先执行push会减少堆栈指针？

2 个答案: