面试题：Go语言中函数调用栈与汇编语言的关系基础

Question

在Go语言中，简述函数调用栈的基本结构，以及汇编语言在函数调用栈的维护中起到了哪些关键作用？

Answer 1

函数调用栈基本结构

1. 栈帧：
   • 在Go语言中，每个函数调用在栈上都对应一个栈帧（Stack Frame）。栈帧是函数调用过程中用于存储局部变量、参数、返回值等信息的内存区域。
   • 栈帧的大小在编译时部分确定，对于一些动态大小的局部变量（如切片等），其大小在运行时确定。
2. 参数传递：
   • 函数调用时，参数从调用者栈帧传递到被调用函数栈帧。在Go语言中，参数传递是值传递。例如，如果传递一个结构体，整个结构体的副本会被传递到被调用函数的栈帧中。
3. 返回值：
   • 被调用函数计算出的返回值存储在特定位置（通常是调用者栈帧预先分配的区域），函数返回时，调用者从该位置获取返回值。
4. 栈指针：
   • 有一个栈指针（SP）用于指示栈顶位置。随着函数调用和返回，栈指针动态变化。当一个函数调用发生时，栈指针向下移动（向低地址方向），为新的栈帧分配空间；函数返回时，栈指针向上移动，释放栈帧空间。

汇编语言在函数调用栈维护中的关键作用

1. 栈帧创建：
   • 汇编语言负责在函数调用开始时创建栈帧。它通过调整栈指针（如 sub $size, %rsp 指令，size 为栈帧所需空间大小）为局部变量和其他信息分配空间。例如，在x86 - 64架构中，这一操作明确了函数栈帧的边界。
2. 参数传递：
   • 汇编指令用于将调用者栈帧中的参数复制到被调用函数栈帧的合适位置。在不同架构下，参数传递方式有所不同，如有些架构通过寄存器传递少量参数，其余通过栈传递。汇编语言精确控制参数传递过程，确保被调用函数能正确获取参数。
3. 返回地址保存与恢复：
   • 汇编语言在函数调用时，将返回地址（调用者函数中调用指令的下一条指令地址）保存到栈帧中。函数返回时，从栈帧中恢复该返回地址，并使用 ret 指令返回到调用者函数的相应位置继续执行。例如，在x86 - 64中，call 指令会自动将返回地址压入栈中，ret 指令从栈中弹出返回地址并跳转。
4. 栈帧销毁：
   • 函数返回前，汇编语言通过调整栈指针（如 add $size, %rsp）来销毁当前函数的栈帧，释放栈空间，使栈指针恢复到函数调用前的位置，确保栈状态的正确性。