c# - 调用堆栈不说 "where you came from"，而是 "where you are going next"？

Question

在上一个问题 ( Get object call hierarchy ) 中，我得到了 this interesting answer :

The call stack is not there to tell you where you came from. It is to tell you where you are going next.

据我所知，当到达函数调用时，程序通常会执行以下操作:

1. 在调用代码中:

   • 存储返回地址(在调用堆栈上)
   • 保存寄存器的状态(在调用堆栈上)
   • 编写将传递给函数的参数(在调用堆栈或寄存器中)
   • 跳转到目标函数
     
     

2. 在调用目标代码中:

   • 检索存储的变量(如果需要)
     
     

3. 返回过程:撤消调用函数时所做的操作，即展开/弹出调用堆栈:

   • 从调用栈中移除局部变量
   • 从调用栈中移除函数变量
   • 恢复寄存器状态(我们之前存储的那个)
   • 跳转到返回地址(我们之前存储的那个)
     
     

问题:

这怎么能被视为“告诉你下一步要去哪里”而不是“告诉你你来自哪里”？

C# 的 JIT 或 C# 的运行时环境中是否有某些东西使调用堆栈的工作方式不同？

感谢您提供有关此调用堆栈描述的文档的任何指针 - 有大量关于传统调用堆栈如何工作的文档。

Answer 1

你已经自己解释过了。根据定义，“返回地址”告诉您下一步要去哪里。

没有任何要求，即放在堆栈上的返回地址是调用您现在所在方法的方法内部的地址。它通常 是，这肯定会更容易调试。但是没有要求返回地址是调用者内部的地址。优化器被允许——有时确实——处理返回地址，如果这样做可以使程序更快(或更小，或者它正在优化的任何目标)而不改变其含义。

堆栈的目的是确保当这个子例程完成时，继续——接下来发生的事情——是正确的。堆栈的目的不是告诉你你来自哪里。它通常这样做是一个幸运的意外。

此外:堆栈只是延续 和激活 概念的实现细节。不要求两个概念都由同一个堆栈实现；可能有两个堆栈，一个用于激活(局部变量)，一个用于继续(返回地址)。这样的架构显然更能抵抗恶意软件的堆栈粉碎攻击，因为返回地址离数据很远。

更有趣的是，根本不需要有任何堆栈!我们使用调用堆栈来实现延续，因为它们对于我们通常进行的编程很方便:基于子例程的同步调用。我们可以选择将 C# 实现为“Continuation Passing Style”语言，其中 continuation 实际上是 reified作为堆上的对象，而不是作为推送到百万字节系统堆栈上的一堆字节。然后该对象从一个方法传递到另一个方法，没有一个使用任何堆栈。 (然后通过将每个方法分解为可能的许多委托(delegate)来具体化激活，每个委托(delegate)都与一个激活对象相关联。)

在继续传递风格中，根本没有堆栈，也根本无法分辨你来自哪里； continuation 对象没有该信息。它只知道你下一步要去哪里。

这似乎是一个夸大其词的理论胡言乱语，但我们实质上是在下一版本中将 C# 和 VB 变成延续传递风格的语言；即将到来的“异步”功能只是一种伪装的延续传递风格。在下一个版本中，如果您使用异步功能，您基本上将放弃基于堆栈的编程；将无法查看调用堆栈并知道您是如何到达这里的，因为堆栈经常是空的。

Continuations 被具体化为调用堆栈以外的东西对于很多人来说是一个很难理解的想法；这当然是给我的。但是一旦你得到它，它就会点击并且非常有意义。为了简单介绍一下，这里有一些我写的关于这个主题的文章:

CPS 简介，以及 JScript 示例:

http://blogs.msdn.com/b/ericlippert/archive/2005/08/08/recursion-part-four-continuation-passing-style.aspx

http://blogs.msdn.com/b/ericlippert/archive/2005/08/11/recursion-part-five-more-on-cps.aspx

http://blogs.msdn.com/b/ericlippert/archive/2005/08/15/recursion-part-six-making-cps-work.aspx

这里有十几篇文章，首先深入探讨 CPS，然后解释这一切如何与即将到来的“异步”功能一起工作。从底部开始:

http://blogs.msdn.com/b/ericlippert/archive/tags/async/

支持延续传递风格的语言通常有一个神奇的控制流原语，称为“call with current continuation”，简称“call/cc”。在这个 stackoverflow 问题中，我解释了“await”和“call/cc”之间的细微差别:

How could the new async feature in c# 5.0 be implemented with call/cc?

要获取官方“文档”(一堆白皮书)、C# 预览版和 VB 的新“异步等待”功能，以及支持问答论坛，请访问:

http://msdn.com/vstudio/async