任务的堆栈是什么?它的用途是什么？- uC/OS-II

Question

所以我在读MicroC/OS-II的书，但是在任务堆栈的部分，我找不到确切的堆栈是什么，最重要的是-它是做什么用的。我知道这不是一件冗长和困难的事情，但我必须要理解它。这本书只介绍了如何设置堆栈大小和其他一些类似的事情。那么，有没有人能用简单的话给我解释一下，在uC/OS-II中，什么是任务栈，它是用来做什么的？

Answer 1

一般来说，在过程化编程语言的上下文中，栈是存储函数/过程/子例程的局部变量和返回地址(在“栈帧”中)的地方-调用深度越大，存储的栈帧就越多-每个函数一个栈帧还没有返回。无论您是否使用诸如MicroC/OS-II之类的RTOS，这一部分都是正确的。

在单线程环境中，只需要一个堆栈，这通常是作为C运行时环境设置的一部分提供的。在多线程环境中，每个单独的执行线程都需要一个堆栈，通常是由您为每个线程分配堆栈空间，或者至少指定其长度。

Answer 2

我不知道MicroC/OS-II，但任务的堆栈几乎总是相同的：

在任务执行期间，它存储当前上下文中所需的数据。这意味着当子例程(方法等)调用时，“堆栈帧”被存储在堆栈的顶部。此堆栈帧存储被调用子例程的局部变量、子例程结束时使用的返回地址以及其他一些信息。当子例程返回时，堆栈帧将被删除。如果子例程调用另一个(或递归调用自己)，则另一个堆栈帧将存储在当前堆栈帧的顶部。

与堆栈不同的是，堆栈中存储的数据是以与已经存储的数据相反的顺序删除的，堆存储数据的时间很长，只要它们的内存不被释放，这可以按任意顺序完成。

Answer 3

许多处理器都有一个堆栈指针，其中大多数都有专门使用该堆栈指针的指令。堆栈指针是保存地址的寄存器，与程序计数器没有什么不同。堆栈只是堆栈指针指向的内存，在更高的级别上，您或操作系统或某人将可用内存空间划分为不同的用途，一部分用于数据，一部分用于程序，一部分用于堆(mallocs和free)，还有一些用于堆栈。堆栈指针和相关指令允许代码临时分配一些内存。例如，全局变量至少在程序的生命周期内停留在一个内存位置。局部变量只在函数执行时需要一个内存位置，当函数返回时，你不需要那个局部变量内存(静态定义的局部变量像全局变量一样被分配，但只在函数执行期间可用，所以不是临时的)。您可以在函数中执行malloc和free来分配此本地内存，也可以简单地使用堆栈。而且许多/大多数编译器只是简单地使用堆栈。除了局部变量，您可能还需要存储返回地址，如果函数a()调用函数b()从b返回到您在a中的位置，则需要在调用b()之后返回到下一条指令。如果B调用c，那么在b()的上下文中，您需要将返回保存到a()，现在在c()中，您需要知道如何返回到b()。诸若此类。这与体系结构和调用约定有关，一些体系结构总是使用堆栈进行返回，一些体系结构倾向于使用特定的寄存器。当嵌套调用时，尽管所有的架构最终都需要使用堆栈作为返回地址，所以这里也使用了堆栈。如果函数a()调用自己10次，并且有一个局部整数，并且返回地址假设每次调用需要8个字节的堆栈，那么第一个调用将堆栈指针移动8个字节分配8个字节，第二个调用另一个8字节，依此类推。当您开始命中返回时，堆栈指针向后移动8个字节，另一个返回堆栈指针上的另外8个字节。

现在将它从单个应用程序转换为多个应用程序，如果同时(操作系统)为每个应用程序/任务/过程/线程/任何您可能希望每个应用程序都有自己的堆栈执行(一个操作系统)。这通常非常简单，因为您只需要保存前一个任务的堆栈指针，并将堆栈指针设置为下一个任务切换时的最后一个值。当然，您可能会变得更加复杂，并且具有保护机制，因此每个应用程序只能存在于其内存空间内，包括堆栈和堆。而mmu可以通过将物理内存分割成多个部分而使其更加复杂，并且mmu使其看起来像是应用程序虚拟地址空间中的独立部分是线性的。等。

正如nurd_droid指出的，一些处理器根据处理器的模式有不同的堆栈指针。你可能有一个用于用户/应用程序模式的函数，当一个系统调用发生时，一个系统/超级用户堆栈指针，一个中断发生，一个中断堆栈指针。有些体系结构只有一个堆栈pointer...Some体系结构堆栈不在主内存空间中，堆栈和堆栈指针隐藏在逻辑中，你并不能真正看到它(在这种情况下，堆栈大小通常是相当有限的，如果你不管理堆栈的使用，堆栈可能会自己滚来滚去，或者发生其他不好的事情)。