面试题： C++ 函数调用的原理是什么？什么是栈帧？

C++ 函数调用的原理

在C++中，函数调用的原理涉及以下几个关键步骤：

1. 参数传递：
   • 调用函数时，参数按顺序压入栈中（从右到左或从左到右，取决于调用约定）。
   • 如果参数是对象，可能会调用拷贝构造函数。
2. 返回地址：
   • 将函数调用后的下一条指令地址（返回地址）压入栈中，以便函数执行完毕后能回到调用点。
3. 栈帧创建：
   • 为被调用函数创建一个新的栈帧，包含局部变量、临时变量等。
   • 栈帧还保存调用函数的栈帧指针（基址指针），以便函数返回时恢复调用函数的栈帧。
4. 函数执行：
   • 使用栈帧中的局部变量和参数执行函数代码。
5. 返回值：
   • 返回值通常通过寄存器（如EAX）或栈返回给调用者。
6. 栈帧销毁：
   • 函数执行完毕后，栈帧被销毁，局部变量和参数从栈中弹出。
   • 恢复调用函数的栈帧，跳转到返回地址继续执行。

栈帧（Stack Frame）

栈帧是函数调用时在栈上分配的一块内存区域，包含以下内容：

1. 局部变量：函数内部定义的变量。
2. 参数：传递给函数的参数。
3. 返回地址：函数执行完毕后返回的地址。
4. 调用函数的栈帧指针：用于恢复调用函数的栈帧。
5. 临时变量：函数执行过程中使用的临时数据。

栈帧的管理由编译器和硬件共同完成，栈指针（SP）和基址指针（BP）用于跟踪栈帧的位置。

示例

int add(int a, int b) {
    int result = a + b;
    return result;
}

int main() {
    int x = 5, y = 10;
    int sum = add(x, y);
    return 0;
}

• main调用add时，参数x和y压入栈。
• add的返回地址压入栈。
• 创建add的栈帧，包含局部变量result。
• add执行完毕后，返回值通过寄存器返回，栈帧销毁，控制权回到main。

总结

• 函数调用涉及参数传递、返回地址压栈、栈帧创建、函数执行、返回值和栈帧销毁。
• 栈帧是函数调用的核心数据结构，包含局部变量、参数、返回地址等信息。