呼叫堆疊

调用堆栈（英語：Call stack，台湾稱呼叫堆疊）别称有：执行栈（execution stack）、控制栈（control stack）、运行时栈（run-time stack）与机器栈（machine stack），是電腦科學中存儲有關正在執行的子程式的訊息的堆疊。英文有時直接简称“栈”（the stack），但堆疊中不一定僅存儲子程式訊息。幾乎所有電腦程式都依賴於呼叫堆疊，而高階語言一般將呼叫堆疊的細節隱藏至後台。

呼叫堆疊最經常被用於存放子程式的返回位址。在呼叫任何子程式時，主程式都必須暫存子程式執行完畢後應該返回到的位址。因此，如果被呼叫的子程式還要呼叫其他的子程式，其自身的返回位址就必須存入呼叫堆疊，在其自身執行完畢後再行取回。在遞迴程式中，每一層次遞迴都必須在呼叫堆疊上增加一條位址，因此如果程式出現無限遞迴（或僅僅是過多的遞迴層次），呼叫堆疊就會產生堆疊溢位。

结构

调用栈由栈帧（stack frame）组成，它们也叫做“活动记录”或“活动帧”。它们是机器依赖（英语：Machine-dependent software）并且ABI依赖的数据结构，包含了子例程状态信息。每个栈帧对应于一个子例程的仍未通过返回来完成的一次调用^[1]。在堆栈顶部的栈帧对应当前执行例程。例如，一个叫做DrawLine的子例程当前正在运行，它被子例程DrawSquare所调用，右侧图示中给出了调用栈的顶部状况。

呼叫堆疊的主要功能是存放返回位址。除此之外，呼叫堆疊還用於存放：

• 本地變數：子程式的變數可以存入呼叫堆疊，這樣可以達到不同子程式間變數分離開的作用。
• 參數傳遞：如果暫存器不足以容納子程式的參數，可以在呼叫堆疊上存入參數。
• 環境傳遞：有些語言（如Pascal與Ada）支援「多層子程式」，即子程式中可以利用主程式的本地變數。這些變數可以通過呼叫堆疊傳入子程式。

栈解绕

从被调用函数返回会弹出堆栈的顶部帧，并可能留下一个返回值。更一般性的动作是从堆栈弹出一个或多个帧，从而恢复在程序中其它某处的执行，这叫做栈解绕（unwind），并且在使用了非局部控制结构的时候必须进行，比如例外处理。在这种情况下，一个函数的栈帧包含了指定例外处理器的一个或多个入口（entry）。在一个例外被抛出的时候，堆栈被解绕直到找到了准备处理（接住）这个抛出例外类型的一个处理器。

一些语言有要求通用解绕的其他控制结构。Pascal允许使用全局性的goto语句，将控制从嵌套的函数传送出来并进入此前调用的外面的函数。这个操作要求堆栈被解绕，为了恢复正确的上下文，从而将控制传送给包围它的外面函数中的目标语句，需要移除多少栈帧就移除多少。与之类似，C语言有setjmp与longjmp函数充当非局部跳转。Common Lisp允许通过使用unwind-protect特殊算子控制在堆栈被解绕时都要做些什么。

在应用续体的时候，堆栈（在逻辑上）被解绕并重绕（rewind）上这个续体的堆栈。这不是实现续体的唯一方式，例如可以使用多个显式的堆栈，应用一个续体可以简单的激活它的堆栈并盘绕（wind）上一个要传递的值。Scheme语言允许通过dynamic-wind在调用一个续体的时候，在控制栈“解绕”或“重绕”的特定点上，分别执行任意的thunk（英语：thunk）。

安全性

在較底層語言（如組合語言與C語言中），程式控制訊息與資料可能一同被存入呼叫堆疊中，因此造成安全隱患，可能允許惡意程式通過栈缓冲区溢出（stack buffer overflow）來獲取程式的控制權。

參見

• 記憶體管理
• 调用约定
• 堆疊溢位