MIPS 堆栈可视化

Question

下面是阶乘函数的 c 代码。 我清楚地了解递归函数的工作原理。 但我无法想象或不知道如何在 MIPS 堆栈上工作。

MIPS 代码

我的问题是， 我们如何为递归的每一步在堆栈中保存递归函数（保存返回地址和参数）？

我知道，对于每个递归函数，我们都在保存参数和返回地址，然后重新调整堆栈指针。

谁能帮我想象一下这个过程是如何工作的。

Answer 1

前提 MIPS 中的堆栈的工作原理与任何其他架构中的堆栈一样，因此您只需 Google 即可。

---

假设堆栈指向内存的任意位置：

|  xxx   |                xxx = Undefined 
|  xxx   | <- $sp
|        |
|        | | Free area, stack moves down
|        | V

现在只需模拟对fact(3) 的调用。
^{_{您粘贴了代码的图像，因此此处不会显示任何代码。一个可复制粘贴的代码会使这个答案更清楚。}}

fact 的每次调用都会按此顺序推送返回地址和参数。
假设 fact 位于 0x1000，而对 fact 的调用位于 0x1ffc。

fact(3)

|  xxx   | 
|  xxx   |
| 0x2000 | Return address to caller of fact(3)
|    3   | <- $sp          Argument of fact(3) 
|        | 

fact(2) called from fact(3)

|  xxx   | 
|  xxx   |
| 0x2000 | Return address to caller of fact(3)
|    3   | Argument of fact(3)
| 0x1028 | Return address to L1+8 label
|    2   | <- $sp          Argument of fact(2)

fact(1) called from fact(2)

|  xxx   | 
|  xxx   |
| 0x2000 | Return address to caller of fact(3)
|    3   | Argument of fact(3)
| 0x1028 | Return address to L1+8 label
|    2   | Argument of fact(2)
| 0x1028 | Return address to L1+8 label
|    1   | <- $sp          Argument of fact(1)

fact(0) called from fact(1)

|  xxx   | 
|  xxx   |
| 0x2000 | Return address to caller of fact(3)
|    3   | Argument of fact(3)
| 0x1028 | Return address to L1+8 label
|    2   | Argument of fact(2)
| 0x1028 | Return address to L1+8 label
|    1   | Argument of fact(1)
| 0x1028 | Return address to L1+8 label
|    0   | <- $sp          Argument of fact(0)

fact(0) 返回 1 并从堆栈中删除两项。
fact(0) 是叶调用，即最后一次调用，因此没有其他调用更改$ra，此外$a0（参数）是不需要，因此保存在堆栈中的这两个值只是通过递增$sp 来丢弃。

Just before "jr $ra" in fact(0)

|  xxx   | 
|  xxx   |
| 0x2000 | Return address to caller of fact(3)
|    3   | Argument of fact(3)
| 0x1028 | Return address to L1+8 label
|    2   | Argument of fact(2)
| 0x1028 | Return address to L1+8 label
|    1   | <- $sp           Argument of fact(1)

其他返回从堆栈中恢复$a0和$ra的值以计算n*fact(n-1)并返回给它们的调用者。

Just before "jr $ra" in fact(1)

|  xxx   | 
|  xxx   |
| 0x2000 | Return address to caller of fact(3)
|    3   | Argument of fact(3)
| 0x1028 | Return address to L1+8 label
|    2   | <- $sp           Argument of fact(2)

Just before "jr $ra" in fact(2)

|  xxx   | 
|  xxx   |
| 0x2000 | Return address to caller of fact(3)
|    3   | <- $sp            Argument of fact(3)

Just before "jr $ra" in fact(3)

|  xxx   | 
|  xxx   | <- $sp

注意堆栈是如何返回到递归链末尾的原始位置的。