1.什么是内存对齐？内存对齐有什么意义？2. 请简述C++中函数调用过程并解释栈帧的概念。

Posted 2022-03-10 顾文繁

什么是内存对齐？

现代计算机中内存空间都是按照 byte 划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可
以从任何地址开始，但是实际的计算机系统对基本类型数据在内存中存放的位置有限制，
它们会要求这些数据的首地址的值是某个数k（通常它为4或8）的倍数，这就是所谓的内存对齐。

为什么要进行内存对齐

尽管内存是以字节为单位，但是大部分处理器并不是按字节块来存取内存的。它一般会以
双字节,四字节,8字节,16字节甚至32字节为单位来存取内存，我们将上述这些存取单位称
为内存存取粒度。
假如没有内存对齐机制，数据可以任意存放。使用内存对齐，处理器在取数据时一次性就能将数据读出来了，而且不需要做额外的操作，提高了效率。有利于减少cpu访问次数，
使程序运行的快。

（1）ESP：栈指针寄存器(extended stack pointer)，其内存放着一个指针，该指针永远指向系统栈最上面一个栈帧的栈顶。

（2）EBP：基址指针寄存器(extended base pointer)，其内存放着一个指针，该指针永远指向系统栈最上面一个栈帧的底部。

C++中函数调用过程

假设函数A调用函数B，我们称A函数为"调用者",B函数为“被调用者”则函数调用过程可以这么描述：

　　(1)先将调用者(A)的堆栈的基址(ebp)入栈，以保存之前任务的信息。

　　(2)然后将调用者(A)的栈顶指针(esp)的值赋给ebp，作为新的基址(即被调用者B的栈底)。

　　(3)然后在这个基址(被调用者B的栈底)上开辟(一般用sub指令)相应的空间用作被调用者B的栈空间。

　　(4)函数B返回后，从当前栈帧的ebp即恢复为调用者A的栈顶(esp)，使栈顶恢复函数B被调用前的位置;然后调用者A再从恢复后的栈顶可弹出之前的ebp值(可以这么做是因为这个值在函数调用前一步被压入堆栈)。这样，ebp和esp就都恢复了调用函数B前的位置，也就是栈恢复函数B调用前的状态。

栈帧

栈帧也叫过程活动记录，是编译器用来实现过程/函数调用的一种数据结构。
简言之，栈帧就是利用EBP（栈帧指针，请注意不是ESP）寄存器访问局部变量、参数、函数返回地址等的手段。