什么是程序计数器？
程序计数器（Program Counter）是计算机中的一个特殊寄存器，用于存储当前正在执行的指令的地址或位置。它帮助计算机按照程序的顺序执行指令，并在需要时进行跳转和分支。
每当计算机执行一条指令后，程序计数器会自动递增，将它的值更新为下一条指令的地址，以便计算机知道下一步要执行哪个指令。
什么是过程？
过程是软件中一种很重要的抽象，它提供一种封装代码的方式，用一组指定参数和一个可选的返回值实现了某种功能，然后，我们在程序的不同地方调用这个过程，通过【过程】作为抽象机制来隐藏某个行为的具体事项。
所以，对于不同的编程语言，过程的形式是多种多样：函数、方法、子例程、处理函数等等。殊途同归，只是叫法不一样。当前文章中的【过程】理解成函数即可。
本文假设过程 P 调用过程 Q，Q 执行后返回到 P，这一系列动作，都涉及到哪些流程？也就是：
本文假设函数 P 调用函数 Q，Q 执行后返回到 P，这一系列动作，都涉及到哪些流程？
传递控制： 在进入函数 Q 的时候，程序计数器【在寄存器中】必须被设置为 Q 代码的起始地址，然后在返回的时候，要把程序计数器设置为 P 中调用 Q 后面那条指令的地址。
传递数据： P 必须能够向 Q 提供一个或多个参数，Q 必须能够像 P 返回一个值。
分配和释放内存： 在开始时 Q 可能需要为局部变量分配空间， 而在返回前，又必须释放这些存储空间。
传递控制
当函数 P 调用函数 Q 时，会发生一种称为函数调用栈帧（Function Call Stack Frame）的操作。在函数调用栈帧中，用于保存函数执行过程中的临时数据、局部变量以及函数调用关系的信息。
当函数调用发生时，会将返回地址和参数值等信息压入栈中，然后分配一段空间用于存储局部变量。当函数执行完毕后，栈桢被释放，栈顶指针会回退到之前的位置，以便继续执行调用函数的指令。
我们来阐述下栈桢的变化：
- P 的栈桢中包含了 P 的返回地址（返回地址1）和参数（参数1、参数2等）。
- 当 P 调用 Q 时，将 Q 的返回地址压入 P 的栈中，指明当 Q 执行完毕后需要返回到 P 的下一条指令的位置。
- P 将参数传递给 Q，将参数值压入 Q 的栈中，以便 Q 在执行时可以获取这些参数。
- Q 的栈桢中包含了 Q 的返回地址（返回地址2）和参数（参数1、参数2等）。
- Q 执行过程中，可以访问和操作自己的局部变量。
- 当 Q 执行完毕后，Q 的栈桢被释放，栈顶指针回退到 Q 调用的位置，继续执行 P 的指令。
- P 继续执行其余的操作，包括使用 Q 的返回值（如果有）和继续执行其他指令。
数据传递
当函数 P 调用函数 Q 时，P 的代码必须首先把参数复制到适当的寄存器中。类似的，当 Q 返回到 P 时，P 的代码可以访问寄存器中返回的值。
函数 P 调用函数 Q，有 n 个参数，且 n > 6，那么 P 的代码分配的栈桢必须要能容纳 7 到 n 号参数的存储空间。
在 x86-64 的架构中，寄存器的数量有限，每个寄存器可以容纳的数据量也有限，因此约定了最多可以通过寄存器传递 6 个整数参数，超过 6 个参数的部分通常存储在栈上。
前面 6 个参数通过寄存器传递，后面两个通过栈传递。要把参数 1 到 6 复制到对应的寄存器，把参数 7 到 n 放到栈上，而参数 7 位于栈顶。
内存管理
在大多数情况下，函数所需的本地存储区域可以完全放在寄存器中，因为寄存器具有更快的访问速度。然而，有些情况下，函数的本地数据可能会超出寄存器的容量限制，这时就需要将这些数据存放在内存中。
当函数的本地数据无法完全存放在寄存器中时，它们将被分配在内存中的栈上，这部分内存称为栈帧，其中包含了函数的局部变量和其他相关信息。
在调用过程中，有一些寄存器是被调用者负责保存的，而不是调用者。这意味着在调用之前，调用者要先将这些寄存器的值保存到一个安全的地方，然后调用被调用的函数，再在需要的时候取回这些值。
当一个函数 P 调用另一个函数 Q 时，Q 必须保存 P 使用的一些寄存器的值，以确保在 Q 返回到 P 时，这些寄存器的值保持一样。
Q 可以通过两种方式保存寄存器的值，要么根本不改变它们，要么将原始值压入栈中，然后在返回之前从栈中弹出旧值。
这些被保存的寄存器的值会在一个叫做栈桢的区域中创建，它是栈的一部分。有了这个约定，P 的代码可以安全地将值存储在被调用者保存的寄存器中，只需要在调用 Q 之前将之前的值保存到栈上，然后调用 Q，然后继续使用寄存器中的值，不必担心值被破坏。
在函数 P 两次调用 Q 时，第一次调用时必须保存 X 的值以备后续使用。类似地，在第二次调用中，也必须保存 Q(y) 的值。使用GCC生成的代码中，使用了两个被调用者保存的寄存器。
%rbp 寄存器保存了 X 的值； %rbx 寄存器保存了 Q(y) 的值；
在函数开始时，将这两个寄存器的值保存到栈中。在第一次调用 Q 之前，将参数 X 复制到 %rbp 中。在第二次调用 Q 之前，将此次调用的结果复制到 %rbx 中。
在函数的结尾，从栈中弹出这两个寄存器的值，恢复被调用者保存的寄存器值。注意，弹出的顺序与压入的顺序相反，遵循栈的后进先出规则。
栈的原则为我们提供了适当的策略，当函数被调用时分配局部存储空间，当返回时释放存储空间。
内容来源：《深入理解计算机系统》
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