函数调用栈是什么

今天在力扣leetbook上看《图解算法数据结构》中的空间复杂度这一小节，看到如下这句话：

“程序调用函数是基于栈实现的，函数在调用期间，占用常量大小的栈帧空间，直至返回后释放。”

这句话的意思是，在程序中调用函数时，计算机会为每个函数调用创建一个称为栈帧（stack frame）的内存空间，用来存储函数的局部变量、参数、返回地址等信息。栈帧的大小是固定的，与函数中使用的变量和参数的数量无关。

当函数被调用时，程序会将当前执行的上下文信息（比如函数调用位置、参数值等）压入栈中，并为被调用的函数分配一个新的栈帧。被调用的函数会在这个新的栈帧中执行，并使用其中的空间来存储函数内部的局部变量、临时数据等。

图片来源：调用栈_百度百科

当函数执行完毕后，它会将结果返回给调用者，并释放掉所占用的栈帧空间。这样可以确保每个函数调用都有独立的内存空间，避免了不同函数之间的数据混乱和干扰。

总结起来，这句话强调了函数调用期间栈帧的作用和生命周期：

在调用函数时分配栈帧内存空间，函数执行完毕后释放栈帧内存空间。

这种栈帧的创建和释放过程是基于栈（stack）这种数据结构实现的。

在Java中，函数调用栈（Function Call Stack）是用来存储方法调用和局部变量的内存区域。

每当一个方法被调用时，一个包含该方法的信息（如局部变量、参数、返回地址等）的栈帧会被创建并被推入调用栈的顶部。当方法执行完毕后，相应的栈帧会被弹出，控制权转移到调用该方法的地方。

下面是一些关于Java函数调用栈的重要点：

栈帧（Stack Frame）：栈帧包含了方法的局部变量、操作数栈、动态链接、返回地址等信息。每个方法调用都会创建一个新的栈帧，并压入调用栈的顶部。
递归调用：递归调用是指一个方法直接或间接地调用自身。在递归调用中，每次方法调用都会创建一个新的栈帧，因此可能会导致函数调用栈溢出（StackOverflowError）。
栈内存大小：Java中的栈内存大小是有限制的，通常是通过 -Xss 参数进行设置。当函数调用深度过深或者每个方法使用的栈空间过大时，会导致栈溢出错误。
线程独立：每个线程在Java中都有自己的函数调用栈。这意味着每个线程的方法调用和局部变量是相互独立的，不会相互干扰。

函数调用栈在Java中扮演着重要的角色，它管理着方法调用的顺序和执行过程，同时也为方法提供了局部存储空间。对于理解Java程序的执行流程和内存管理非常重要。

以下是一个简单的Java代码示例，展示函数调用栈的使用：

public class FunctionCallStackExample {
    public static void main(String[] args) {
        int result = addNumbers(5, 10);
        System.out.println("Result: " + result);
    }

    public static int addNumbers(int a, int b) {
        int sum = a + b;
        int multipliedSum = multiplyNumbers(sum, 2);
        return multipliedSum;
    }

    public static int multiplyNumbers(int num, int multiplier) {
        int product = num * multiplier;
        return product;
    }
}

在上面的示例中，我们有三个方法：main、addNumbers和multiplyNumbers。

main 方法是程序的入口点。在 main 方法中，我们调用 addNumbers 方法，并将返回值存储在 result 变量中。

addNumbers 方法接收两个整数并返回它们的和。在该方法内部，我们调用 multiplyNumbers 方法，并将和作为参数传递给它。

multiplyNumbers 方法接收一个整数和一个乘数，并返回它们的乘积。

当我们运行上述代码时，会发生以下过程：

程序从 main 方法开始执行。
在 main 方法中，调用 addNumbers 方法。
addNumbers 方法创建一个新的栈帧，并将参数和局部变量（如 a、b、sum）存储在其中。
addNumbers 方法调用 multiplyNumbers 方法，并将 sum 的值作为参数传递。
multiplyNumbers 方法创建一个新的栈帧，并将参数和局部变量（如 num、multiplier、product）存储在其中。
multiplyNumbers 方法执行完毕，返回乘积给 addNumbers 方法。
addNumbers 方法执行完毕，返回乘积给 main 方法。
main 方法打印结果并结束。