在编程时（例如，在 C 中），很多变量都保存在堆栈中。 栈是一种先进先出的数据结构，我们只能弹出栈顶的值。
假设我有 100 个变量存储在堆栈中，我想获取其中一个的值，它不在堆栈的顶部。 我如何得到它？操作系统是否会弹出堆栈中所有较新的变量，直到获得想要的变量，然后将它们全部推回内部？ 或者操作系统可以通过不同的方式处理堆栈内的变量？
谢谢
【问题讨论】：
标签： variables memory operating-system stack
堆栈，在 C 等语言中使用，不是典型的 LIFO。之所以称为堆栈，是因为它的使用方式类似于 LIFO：当调用一个过程时，会将一个新帧推入堆栈。框架通常包含局部变量和簿记信息，例如返回的位置。类似地，当一个过程返回时，它的帧从堆栈中弹出。
这并没有什么神奇之处。编译器（不是操作系统）分配一个寄存器用作 stack pointer - 我们称之为SP。按照惯例，SP 指向下一个空闲堆栈字的内存位置：
+----------------+ (high address)
| argument 0 |
+----------------+
| argument 1 |
+----------------+
| return address |
+----------------+
| local 0 |
+----------------+
| local 1 |
+----------------+ +----+
| free slot | <-------------- | SP |
+----------------+ (low address) +----+
要将值压入堆栈，我们执行以下操作（在伪汇编中）：
STORE [SP], 42 ; store the value 42 at the address where SP points
SUB SP, 1 ; move down (the stack grows down!) to the next stack location
符号[SP] 被读作“SP 指向的内存单元的内容”。一些体系结构，尤其是 x86，提供了一个push 指令，它同时进行存储和减法。要弹出（并丢弃）堆栈中的 n 个顶部值，我们只需将 n 添加到 SP*。
现在，假设我们要访问上面的 local 0 字段。如果我们的 CPU 有base+offset 寻址模式，那就很容易了！假设SP 指向上图中的空闲槽。
LOAD R0, [SP+2] ; load "local 0" into register R0
注意我们如何不需要首先将local 0从堆栈中弹出，因为我们可以使用它与堆栈指针的偏移量来引用任何字段。
根据编译器和机器体系结构，可能有另一个寄存器指向局部变量和参数之间（或附近）的区域。这个寄存器，通常称为frame pointer，在堆栈指针移动时保持固定。
我想强调一个事实，通常情况下，操作系统根本不参与堆栈操作。内核分配初始堆栈，并可能监视其增长，但将值的推送和弹出留给用户程序。
*为简单起见，我假设机器字长为 1 字节，这就是我们从 SP 中减去 1 的原因。在 32 位机器上，将一个字压入堆栈意味着减去（至少）四个字节。
【讨论】：
我。操作系统不会直接对您的变量做任何事情。
二。不要将堆栈视为物理堆栈（原因过于简单：它不是一个）。堆栈的元素可以直接访问，编译器会生成这样做的代码。谷歌“堆栈指针相对寻址”。
【讨论】：