我知道在我个人熟悉的架构（x86、6502 等）中，堆栈通常会向下增长（即，压入堆栈的每个项目都会导致 SP 递减，而不是递增）。
我想知道这其中的历史原因。我知道在统一的地址空间中，在数据段的另一端（比如说）开始堆栈很方便，所以如果两侧在中间发生冲突，就会出现问题。但是为什么堆栈传统上会获得顶部？特别是考虑到这与“概念”模型有何不同？
（请注意，在 6502 架构中，堆栈也会向下增长，即使它被限制为单个 256 字节的页面，而且这个方向选择似乎是任意的。）
【问题讨论】：
标签： architecture stack history
至于历史的基本原理，我不能肯定地说（因为它们不是我设计的）。我对此事的想法是，早期的 CPU 将其原始程序计数器设置为 0，并且很自然地希望从另一端开始堆栈并向下增长，因为它们的代码自然会向上增长。
顺便说一句，请注意，在复位时将程序计数器设置为 0 并不是 所有 早期 CPU 的情况。例如，摩托罗拉 6809 将从地址
0xfffe/f获取程序计数器，因此您可以在任意位置开始运行，具体取决于该地址提供的内容（通常但不限于 ROM）。
一些历史系统会做的第一件事是从顶部扫描内存，直到找到一个可以读回写入相同值的位置，以便它知道实际安装的 RAM（例如，z80 与64K 地址空间不一定有 64K 或 RAM，事实上 64K 在我早期就已经大量了）。一旦找到顶部实际地址，它将适当地设置堆栈指针，然后可以开始调用子例程。这种扫描通常由 CPU 在 ROM 中运行代码作为启动的一部分来完成。
关于栈的增长，并不是所有的都是向下增长的，详见this answer。
【讨论】：
我听到的一个很好的解释是，过去有些机器只能有无符号偏移量，所以你希望堆栈向下增长，这样你就可以在不丢失额外指令来伪造负偏移量的情况下击中本地人.
【讨论】：
Stanley Mazor（4004 和 8080 架构师）在"Intel Microprocessors: 8008 to 8086" 中解释了如何为 8080（以及最终为 8086）选择堆栈增长方向：
堆栈指针被选择为“下坡”运行（堆栈向低位内存前进）以简化从用户程序到堆栈的索引（正索引）并简化从前面板显示堆栈内容。
【讨论】：
一个可能的原因可能是它简化了对齐。如果您在堆栈上放置一个必须放置在 4 字节边界上的局部变量，您可以简单地从堆栈指针中减去对象的大小，然后将两个低位清零以获得正确对齐的地址。如果堆栈向上增长，确保对齐变得有点棘手。
【讨论】：
A - B 在概念上可以实现为 A + (-B)（即，B 的单独否定步骤），但实际上并没有。
IIRC 堆栈向下增长，因为堆向上增长。情况可能正好相反。
【讨论】：
realloc(3) 需要更多空间 一个对象来扩展映射而不复制。当同一对象后跟任意数量的未使用空间时，可以重复重新分配同一对象。
我相信这纯粹是一个设计决定。并非所有这些都向下增长——请参阅this SO thread，了解有关不同架构上堆栈增长方向的一些很好的讨论。
【讨论】：
我不确定，但我以前为 VAX/VMS 做过一些编程。我似乎记得内存的一部分（堆？？）上升而堆栈下降。当两个人相遇时，你已经失忆了。
【讨论】：
我相信约定始于 IBM 704 及其臭名昭著的“递减寄存器”。现代语音将其称为指令的偏移字段，但重点是它们向下，不 向上。
【讨论】：
再多 2c：
除了提到的所有历史理由之外，我很确定在现代处理器中没有任何理由有效。所有处理器都可以采用带符号的偏移量，并且自从我们开始处理多个线程以来，最大化堆/堆栈距离就没有实际意义了。
我个人认为这是一个安全设计缺陷。比如说，如果 x64 架构的设计者改变了堆栈的增长方向，那么大多数堆栈缓冲区溢出都会被消除——这是一件大事。 （因为字符串向上增长）。
【讨论】：
POP 使用与通常用于扫描字符串和数组相同的寻址模式从堆栈中弹出值的指令需要做两件事：从内存中读取值，并调整堆栈指针。此操作有四种可能的设计选择：
预增量堆栈指针，然后读取值。这意味着堆栈将“向下”增长（朝向较低的内存地址）。
预减堆栈指针，然后读取值。这意味着堆栈将“向上”增长（朝向更高的内存地址）。
先读取值，然后后增量堆栈指针。这意味着堆栈将向下增长。
先读取值，然后postdecrement堆栈指针。这意味着堆栈将向上增长。
在许多计算机语言（尤其是 C）中，字符串和数组作为指向其第一个元素的指针传递给函数。一个很常见的操作是从第一个元素开始按顺序读取字符串或数组的元素。这样的操作只需要上面描述的postincrement寻址方式。
此外，读取字符串或数组的元素比写入元素更常见。事实上，有许多标准库函数根本不执行任何写入操作（例如strlen()、strchr()、strcmp()）！
因此，如果您的指令集设计中的寻址模式数量有限，那么最有用的寻址模式将是读取后增量。这不仅会产生最有用的字符串和数组操作，还会产生一个向下增长堆栈的POP 指令。
第二个最有用的寻址模式将是后递减写入，可用于匹配的PUSH 指令。
确实，PDP-11 had postincrement and predecrement 寻址模式产生了向下增长的堆栈。甚至VAX 也没有前置或后置。
【讨论】：
在最小的嵌入式系统中，递减堆栈增长的一个优点是单个 RAM 块可以冗余映射到页面 O 和页面 1，允许从 0x000 开始分配零页变量，并且堆栈从 0x1FF 向下增长，在覆盖变量之前最大化它必须增长的数量。
6502 最初的设计目标之一是它可以与例如 6530 结合，从而形成一个具有 1 KB 程序 ROM、定时器、I/O 和 64 字节的双芯片微控制器系统堆栈和页面零变量之间共享的 RAM。相比之下，当时基于 8080 或 6800 的最小嵌入式系统将是四五个芯片。
【讨论】：