MIPS：为什么我们需要堆栈？ [复制]

Question

MIPS 中堆栈的用途是什么，我们为什么需要它？有人可以提供一个相关的示例代码吗？

Answer 1

想想下面递归定义的 C 函数：

int f(int n)
{
    if(n<3)
    {
        return n+4;
    }
    else
    {
        return f(n-1)+f(n-2);
    }
}

你打电话给f(20)。

会发生以下情况：

最初返回地址位于寄存器$ra。

函数使用函数参数f(19) 调用自身，并返回f(19)。到目前为止，一切都很好。一些寄存器现在将包含f(19) 返回的值。

现在该函数使用参数f(18) 调用自身。

f(19) 返回的值已存储在某个寄存器中。 f(19) 正在那里写入值；在这种情况下，f(18) 正在覆盖该寄存器，因为 f(19) 和 f(18) 是相同的功能。或者f(20) 正在那里写入值......好吧f(20) 和f(18) 是相同的功能。

寄存器无论如何都会被覆盖。

因此将返回的值存储在寄存器中是行不通的。存储在全局变量中怎么样？

int intermediate;

int f(int n)
{
    ...
    intermediate = f(n-1);
    return f(n-2) + intermediate;
}

我们也会遇到同样的问题：调用f(18) 会覆盖变量intermediate，所以我们不能再做加法了...

...当我们想从函数返回时，我们遇到了下一个问题：通过调用f(19)，我们覆盖了$ra ...

使用局部变量只会移动问题：

int f(int n)
{
    int local;
    ...
}

=> 我们应该将变量local 存储在哪里？在固定内存地址（= 全局变量）还是在寄存器中？在这两种情况下，我们都会遇到与上述相同的问题。

现在我们可以想到以下解决方案：

int intermediate[100];

int f(int n, int level)
{
    ...
    intermediate[level] = f(n-1, level+1);
    intermediate[level] += f(n-2, level+1);
    ...
}

所以f(20) 将使用intermediate[0]，从f(20) 调用的函数使用intermediate[1]，从该函数调用的函数使用intermediate[2] 等等...

没错这就是“堆栈”的概念！

但是您不必自己实现它，但已经预定义了寄存器$sp 指向您可以使用的内存（示例中为level）。