退出方法时堆栈会发生啥？

Posted 2023-02-21

【中文标题】退出方法时堆栈会发生啥？

【英文标题】：What happens to the stack when exiting a method?退出方法时堆栈会发生什么？

【发布时间】：2015-07-10 07:05:03

【问题描述】：

我正在阅读What and where are the stack and heap?。我有点模糊的一件事是方法退出后堆栈会发生什么。以这张图片为例：

退出方法时堆栈被清除，但这意味着什么？堆栈上的指针是否刚刚移回堆栈的开头使其为空？我希望这不是一个太宽泛的问题。当堆栈从退出方法中清除时，我不确定幕后发生了什么。

【问题讨论】：

docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-2.html#jvms-2.6

当方法结束时，为该方法保留的堆栈内存块变为空，因为不再需要（函数结束）并且堆栈指针跳回前一个堆栈块（以便继续你之前处理的函数）。

查看这篇关于 How the Java virtual machine handles method invocation and return 的 17 岁文章。它深入解释了方法调用和返回时发生的情况。 JVM 基础知识在整个时间里不应该发生太大变化。如果有时间，您可以与上述链接的规范进行交叉检查...

这取决于JVM如何实现它。您可以谈论它在概念上是如何完成的，但它是如何真正完成的，可能会在 JVM 和 JVM 版本之间发生变化。 （例如，从概念上讲，所有对象都在堆上分配。但实际上，如果一个对象从未在方法之外被引用，HotSpot JIT 编译器可以决定将其分配在堆栈上；但是在您的代码中，您永远不会注意到区别）

【参考方案1】：

当调用方法时，局部变量位于堆栈上。 对象引用也存放在栈中，对应的对象存放在堆中。

堆栈只是一个内存区域，它有一个开始和结束地址。 JVM（java虚拟机）有一个寄存器指向当前栈顶（栈指针）。如果调用了新方法，则会在寄存器中添加一个偏移量以获取堆栈上的新空间。

当一个方法调用结束时，堆栈指针会减少这个偏移量，这释放了分配的空间。

局部变量和其他东西（如返回地址、参数...）可能仍在堆栈中，将被下一个方法调用覆盖。

顺便说一句：这就是 java 将所有对象存储在堆中的原因。当一个对象位于堆栈上，并且您将返回指向堆栈的引用时，该对象可能会被下一个方法调用销毁。

【参考方案2】：

在函数执行期间，所有局部变量都在堆栈中创建。这意味着堆栈会增长以为这些变量腾出足够的空间。

当函数结束时，所有局部变量都超出范围，堆栈被倒回。没有其他事情需要发生，没有隐式归零内存。但是：

从语义上讲，变量超出范围，无法再使用 以困难的方式，堆栈指针被倒回，有效地释放内存：它将被下一个函数调用使用

上述内容不仅适用于函数，而且对于任何代码块都可以相同，因为语义块中定义的变量在块末尾超出范围。

【参考方案3】：

考虑一下您的编译代码在机器（或者，对我们人类来说更好的是汇编）级别可能会是什么样子，这可能对您很有用。将其视为 X86 汇编中的一个可能示例：

当方法被调用时，参数要么在寄存器中传递，要么在堆栈本身中传递。无论哪种方式，调用该方法的代码最终都会：

call the_method

当这种情况发生时，当前指令指针被压入堆栈。堆栈指针指向它。现在我们在函数中：

the_method:
   push ebp
   mov  ebp, esp

当前基指针保存在堆栈中，然后基指针用于引用堆栈中的内容（如传入的变量）。

   sub  esp, 8

接下来，在堆栈上分配 8 个字节（假设分配了两个四字节整数）。

   mov [ebp-4], 4
   mov [ebp-8], 2

局部变量被赋值。这实际上可以通过简单地推动它们来完成，但更有可能涉及sub。快进到最后：

   mov esp, ebp
   pop ebp
   ret

当这种情况发生时，堆栈指针会回到我们开始时的位置，指向存储的基指针（保存的帧指针）。这会弹出回 EBP，让 ESP 指向返回指针，然后使用ret“弹出”到 EIP。实际上，堆栈已展开。尽管两个局部变量的实际内存位置没有改变，但它们实际上位于堆栈之上（实际上在内存之下，但我想你明白我的意思。）

【参考方案4】：

请记住，堆栈是分配给进程的内存区域。

总而言之，当您在代码中调用函数时（通常使用汇编语言），您需要将要使用的寄存器存储在内存中（如果您遵循另一个合同，它可能会有所不同），因为这些寄存器可以通过调用另一个函数来覆盖（您需要存储返回地址、参数等等，但让我们忽略它）。为此，您将堆栈指针减少该数量的寄存器。在退出之前，您需要确保将堆栈指针增加相同的数字。您无需再做任何事情，因为不再需要您存储的值，它们将被下一个函数调用覆盖。

在 Java 中，当对象本身位于堆中时，对对象的引用位于堆栈中。如果对某个对象的所有引用都从堆栈中删除，垃圾收集器将从堆中删除该对象。

希望我的回答对你有所帮助。另外，check this.

【参考方案5】：

堆栈上的指针是否刚刚移回堆栈的开头使其为空？

堆栈上的指针被移回函数调用之前的位置。堆栈不会为空，因为它包含属于将程序带到该点的调用的数据。

举例说明：如果 func1 调用 func2 调用 func3 堆栈将如下所示：

func1 参数/本地变量... | func2 参数/本地变量... | func3 参数/本地变量...

func3返回后会是：

func1 参数/本地变量... | func2 参数/本地变量...

【参考方案6】：

堆栈就是这样，一堆东西，通常是一堆框架，框架包含参数、局部变量和对象实例，以及其他一些东西，具体取决于您的操作系统。

如果你在栈上有实例化对象，即 MyClass x 而不是 MyClass * x = new MyClass()，那么当栈倒回到前一帧时，对象 x 将被拆除并调用它的析构函数，这本质上是只是使当前堆栈指针（内部）指向前一帧。在大多数母语中，不会清除内存等。

最后，这就是为什么您应该初始化局部变量（在大多数语言中），因为对下一个函数的调用将设置一个新帧，该帧很可能与先前重绕的堆栈帧位于同一位置，因此您的局部变量将包含垃圾。