RTEMS 操作系统的概念：堆与栈

在计算机领域，堆栈是一个不容忽视的概念，只要编写程序都要用到。对于很多的初学着来说，堆栈却是一个很模糊的概念。
栈~(Stack)~在数据结构中是一种线性表，特点是先进后出~(First In Last Out,FILO)。数据结构/footnote{严蔚敏版《数据结构》}中出现堆~(heap)~的地方只有
堆排序算法。程序员口中的堆栈是存储代码中数据的方式方法，栈和数据结构中的“栈”是有些联系的，但堆和数据结构中的“堆”基本上是无任何关系的。
称呼上堆栈不分家，但实际上堆和栈的区别是非常大的。栈和数据结构中先进后出的线性表非常类似，在代码中主要完成存储局部变量、函数的调用参数和返回地址等，
也称为调用栈。以~ARM~上的~C~语言的调用栈为例：

 

int func(int array[], size_t n) { int buf[30]; int s; sort(array, n); /*对数组排序*/ /*找出最大的30个元素，若没有30个元素，则补0*/ FindTopMax(array, n, buf, 30); s = sum(buf, 30); /*对30个最大元素求和*/ return (s); }

进入函数后，编译器自动将本函数使用到的寄存器和返回地址压栈保护。
函数的局部变量s只有~4~个字节，直接使用寄存器
保存；buf~变量有~120~字节，寄存器放不下了，栈顶指针还得
向下移动~120~个字节。当~func~函数返回时，系统自动回收空间，
栈顶指针向上移动，释放~buf~所占的空间、保护的通用寄存器和函数的返回地址所占空间。
调用~sort~函数时，sort~内部又在栈中申请空间，返回~func~时，系统自动回收这些空间。
申请回收的过程类似线性表中的先进后出的栈结构，这个过程又发生在函数调用时，故称为调用栈。
另外，这个函数的~array~和~n~参数及其返回值不保存在栈中。这个问题针对不同的平台是不一样的。对于~ARM，第一个
函数的参数放在寄存器~R0~中，第二个放在寄存器~R1~中，超过一定的数量后(具体视编译器而定，一般是~4~个参数)，参数也会放入栈中。
函数返回值是通过~R0~返回的。%更复杂一些，C++~带有异常抛出的函数，抛出异常也是由栈保存的。

堆是被动态管理的内存，可以在程序中自由分配，分配成用户想要的尺寸的内存，使用完毕后需要手工释放该内存。
在~C~语言中，程序员可以使用~malloc~等函数向堆申请任意大小的内存；使用完成后，使用~free~释放
该内存，否则会引起内存泄漏，影响系统的效率。这里需要注意，堆的分配回收算法是多种多样的，不同系统实现堆的方式可能差别很大，
不同算法的效率也是不一样的。但栈实现方式基本上是一致的，无非是栈的增长方向可能不同，大都是向下增长的，也有些是向上增长的。
对程序员来说，栈空间的申请和释放是透明的，即系统自动完成这一切的工作；而堆的使用，程序员必须手工的申请、释放，不是自动完成的。