面试题答案
一键面试栈帧构成
- 参数与返回值区域：用于存放函数调用时传入的参数以及函数返回的值。在Go语言中，函数参数和返回值会在栈帧中预留相应的空间，它们的布局顺序与函数声明中的顺序一致。
- 局部变量区域：函数内部声明的局部变量会存储在此区域。Go语言编译器会根据变量的作用域和生命周期，在栈帧中为其分配合适的空间。局部变量的内存空间在函数执行期间有效，函数结束时，栈帧被释放，局部变量占用的空间也随之释放。
- 临时数据区域：用于存放函数执行过程中产生的临时数据，例如中间计算结果等。这些数据在函数执行完毕后不再需要，其占用的栈空间也会随着栈帧的释放而被回收。
- 调用者栈帧指针：也称为帧指针（Frame Pointer），用于指向调用该函数的函数的栈帧。通过这个指针，可以在函数执行完毕后返回到调用者的栈帧继续执行。在Go语言的栈帧结构中，这一指针用于恢复调用者的执行状态，包括指令指针（IP）等信息。
- 返回地址：记录函数执行完毕后应该返回的指令地址。当函数执行结束时，CPU会根据这个返回地址跳转到调用者函数中继续执行后续的指令。
栈帧分配与管理
- 栈帧分配：
- 编译期确定布局：Go语言编译器在编译阶段会分析函数的代码，确定栈帧的布局，包括参数、局部变量、临时数据等所需的空间大小。编译器会根据函数的参数列表、局部变量声明等信息，计算出栈帧所需的总大小。
- 运行时栈增长：在函数调用时，运行时系统会在当前栈上为新的函数调用分配栈帧空间。Go语言使用的是动态栈，栈的大小可以根据需要动态增长。当新的函数调用发生时，运行时系统会检查当前栈是否有足够的空间来分配新的栈帧。如果当前栈空间不足，运行时会进行栈的扩容操作，一般是将栈的大小加倍，然后将原来栈中的数据复制到新的栈空间中。新的栈帧会在栈顶分配，栈指针（Stack Pointer）会相应地移动，为函数的参数、局部变量等预留空间。
- 栈帧管理：
- 函数执行过程：在函数执行过程中，函数可以访问栈帧中的参数、局部变量等数据。局部变量的生命周期与栈帧紧密相关，随着函数的执行，栈帧中的数据会被修改和使用。当函数调用其他函数时，会在当前栈帧之上再分配新的栈帧，形成栈帧链。每个函数的栈帧都是独立的，函数之间通过栈帧指针和返回地址进行联系。
- 函数返回：当函数执行完毕准备返回时，栈帧会被释放。运行时系统会根据栈帧中的返回地址，将CPU的指令指针（IP）设置为调用者函数中调用该函数之后的下一条指令地址，然后将栈指针（Stack Pointer）恢复到调用该函数之前的位置，从而释放当前函数的栈帧空间。此时，调用者函数可以继续执行后续的指令，并且可以使用栈上的空间进行其他操作。如果函数有返回值，会将返回值存放在栈帧中指定的位置，由调用者函数获取。同时，由于栈是动态增长的，当栈上的活动栈帧减少，运行时系统可能会根据一定的策略对栈进行收缩，以释放不再使用的内存空间。