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C-05\函数的底层原理

一、程序运行时内存四大区

wres(内存属性):

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  • w:write(可写)
  • r:read(可读)
  • e:execute(可执行)
  • s:share(可共享)

任何操作系统(windows、liunx、安卓、ios等)上的程序在运行时，都有内存四大区，分别为：代码区(code)，数据区(data)，栈区(stack)，堆区(heap)

代码区(code)：存放二进制可执行代码，内存属性为re

数据区(data)：存放全局变量，静态变量和常量（C语言）

  • init:已初始化数据区：存放已初始化的全局变量和静态变量，还有常量

    • rw:可读写数据区（存放已赋初值的全局变量和静态变量）
    • r：只读数据区（存放常量）

  • uninit:未初始化数据区：存放未初始化的全局变量和静态变量，内存属性为rw

栈区(stack)：先进后出，后进先出（类似弹夹），内存属性为rw。经常被翻译为堆栈，其实就是栈区，这是老一辈翻译国外技术书籍时候的一个习惯，喜欢成对成对的用词，而中国传统习惯是后者定性，例：礼无可恕，情有可原。那么你就被放了，没事。如果说 情有可原，礼无可恕，那么你就摊上大事了。再例：牛奶，是奶；奶牛，是牛。所以指针数组是数组，数组指针是指针

堆区(heap)：内存属性为rw

二、函数的底层原理

每个函数都有一个属于自己的栈空间，用来记录函数的必要信息

  1. 按调用约定传参
    • 参数的传递方向（是从右向左还是从左向右传参）
    • 参数的存储媒介（参数放寄存器还是栈区或者其他）
    • 谁负责释放(平衡)参数空间
    • 返回值的处理
__cdecl __stdcall __fastcall
解释 C调用约定，美国国标标准，默认调用约定 标准约定，微软的规定，微软操作系统使用的调用规定，Windows API的标准调用约定 快速约定，只有微软某一系列编译器独有的，未标准化，不同编译器可能没有或者实现不一致
参数传递方式 从右往左，通过栈传递 从右往左，通过栈传递 左数前两个参数放在ecx、edx寄存器中，其余从右往左通过栈传递
谁清理栈上参数 调用者(caller) 被调者(callee) 被调者(callee)
编译器参数 /Gd /Gz /Gr
可变参 支持 不支持 不支持

  1. 在栈顶保存返回地址

  2. 保存调用方的栈信息（调用方的栈底位置）

  3. 更新栈位置（在处理器里）到被调用方的栈底处

  4. 在栈内开辟局部变量的空间

    ​ 编译器此时会统计局部变量的大小(占多大空间)，然后以此开辟足够空间

    ​ 调试版开辟的空间大于等于实际局部变量的大小，发行版(优化版)开辟的空间小于等于实际局部变量的大小

     使用`/O1`和`/O2`编译选项会根据变量使用情况，会分配小于等于变量大小的空间，例：

    // 第一种优化情况
// 如果开了优化，编译器不会给局部变量nNum开辟空间
// 而是直接使用 printf("%d",3);
int nNum = 3;
printf("%d",nNum)
    
// 第二种优化情况
// 根据情况使用寄存器存储变量

    ​ 编译选项有/Zi+/Od(调试版且不优化),则填充局部变量空间为0xcc

  5. 保存寄存器环境

  6. 执行函数体

  7. 恢复寄存器环境

  8. 释放局部变量空间

  9. 恢复栈信息到调用方

  10. 如果是 __cdecl，先取出返回地址，并按此返回地址作流程更新，抵达新地址后，由调用方清理参数；

    如果是 __fastcall,__stdcall,先取出返回地址，并清理参数，然后按返回地址作流程更新

三、函数的递归调用

递归善于处理非线性问题,不善于处理线性问题，循环善于解决线性问题

  • 线性问题：有唯一的前驱且有唯一的后继的问题，例：n的累加
  • 非线性问题：A问题产生分支，产生了B1问题和B2问题，B1与B2合并产生C问题，C问题又回归到A问题

四、函数注释规范

  1. 函数功能
  2. 各个参数意义
  3. 返回值意义（void写无，不能不写）
  4. 备注或其他信息
  5. 版本和修改日期，修改人（看公司需要）

五、附加知识

  • Alt+F8(VC++6.0代码对齐快捷键)
  • 函数可以通过提供.obj文件或动态链接库给别人使用
  • 裸函数不属于调用约定，是一个关键字，让编译器不为此函数生成任何代码的关键字
  • Fibonacci数列可求黄金分割比例，越后面的前一项和后一项的比值越接近0.618
  • 函数名前加_表示内层函数

新闻名称：C-05\函数的底层原理
文章分享：http://hbruida.cn/article/dsoijhe.html

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