函数的返回值存储在哪里答案

【问题标题】：Where is return value from function stored函数的返回值存储在哪里
【发布时间】：2014-08-06 13:52:01
【问题描述】：

我已经阅读了几篇关于堆栈、堆以及它们在程序执行中的使用方式的文章。 Here 就是其中之一。总是说在调用函数时，它的参数和局部变量都被放入堆栈（严格来说这是不正确的，正如 Eric Lippert 在his post 中描述的那样，但这不是我现在的问题）。

我的问题是函数的返回值存储在哪里以及它如何传递给调用者？没有人说它放在堆栈上，但仍然没有人说它不是。谁能澄清一下？

例如，考虑以下函数：

public DateTime GetTomorrowDate()
{
    return DateTime.Now.AddDays(1).Date;
}

我的理解是它会为返回值声明一个局部变量吗？如果是这样，为什么当函数返回并且堆栈帧被破坏时它没有被破坏？它是否在调用者的堆栈帧中声明（即使调用者没有使用它）？或者它可能存储在寄存器中的某个位置（我不相信，因为某些自定义结构可能没有合适大小的寄存器）。

【问题讨论】：

这些是实现细节。这个函数最终也可能被内联。
@Habib，问题不在于这个特定的功能。这只是一个例子。我的问题是了解 CLR 如何处理它。如果有不同的可能性 - 它们适用于哪些情况？
在幕后，返回值将被存储在一个寄存器中——在这种情况下，作为一个地址指向一个 DateTime 的底层实现。 CLR 将根据对返回对象的引用持有多长时间来管理对象的生命周期。
返回值存储在寄存器中 - 在 x64 上它进入 RAX。在 x86 上，像 DateTime 这样的 64 位结构在 EAX:EDX 中返回。
在示例中，有一个 AddFive 方法。它的返回值到栈尾（因为 Int32 是值类型），和在 C/C++ 中的工作方式一样，没有太大区别。 DateTime 也是如此，因为它也是一种值类型。唯一的区别是它的大小更大，并且在堆栈中分配了更多空间。

标签： c# clr

【解决方案1】：

有几种策略（我用过）。

返回值小到足以放入寄存器，并从函数返回为为此目的而保留的寄存器中的值。如果需要，这可以扩展到 2 个或更多寄存器。
返回值在调用者的栈帧上创建为一个临时变量。然后将临时对象的引用（指针）压入堆栈，以便返回值充当额外的 out 参数。在某些语言中，该变量作为命名变量（“结果”）出现在被调用函数中，而在其他语言中，编译器会生成对该参数的移动。
创建了两个局部变量，一个在函数内部，一个在函数外部。该值在函数退出时从一个复制到另一个。
返回值只是作为一个额外的参数创建的。在该参数中找到的值由调用者在展开堆栈之前提取。
该值在“特殊”寄存器中返回，例如浮点累加器。
该值放置在已知位置（例如任务框架），以后可以从中检索。

可能还有其他人，但这是一个好的开始。

我的回答是基于将问题阅读为想要总结常用技术。在 C# 的上下文中，它适用于 JIT 生成的代码，但不适用于 CIL 本身。

典型的面向堆栈的 VM 语言（包括 CIL）主要通过在函数返回时将它们留在堆栈中来从函数返回值。参数位于其下方，因此在函数返回后需要进行一些堆栈清理。

正如@eric 所说，很难看出这些信息何时有用。显然，从函数返回大值类型可能会对性能产生影响，但这只是预期的结果。

CIL 有很好的文档记录，但 JIT 编译和可能的其他机制没有，这将进一步降低任何此类见解的有用性。

【讨论】：

好答案。这是我期望听到的。我想知道为什么至少在博客中没有记录（或者我根本找不到）。
@OleksandrPshenychnyy：为什么要记录下来？您将根据该文档做出什么决定？ 根本不需要涉及堆栈帧；当您 return 来自 async 方法的值时会发生什么？关联Task的结果字段被设置；根本不涉及堆栈或寄存器。所有这些都是实现细节，您不必担心。
@EricLippert，我的问题只是出于好奇而不是因为我需要根据答案做出一些决定。正如您在博客中所强调的，存储局部变量、类字段等也是实现细节。但这并没有停止撰写数百篇关于此的文章。我想知道为什么每个人都提到方法参数和局部变量，而忽略返回值。我认为一篇文章，即使是很小的一篇，描述可能的选项以及在某些特定版本的 CLR 中使用的选项会非常有趣。不幸的是，我找不到那个。
@OleksandrPshenychnyy：你说得对，这将是一篇博客文章的好主题。对于文档来说，这将是一个糟糕的话题：文档应该告诉你可以使用和依赖的关于工具面向公众的表面的事实，而不是有趣的实现细节。
@EricLippert，同意它不应该是官方文档。如果存在这样的帖子以扩展我对 CLR 内部的理解，我很乐意阅读。目前 david.pfx 答案是我在这个主题上最好的答案。