C语言数据结构----栈与递归

本节主要说程序中的栈函数栈的关系以及栈和递归算法的关系。

一、函数调用时的栈

1.程序调用时的栈是也就是平时所说的函数栈是数据结构的一种应用，函数调用栈一般是从搞地质向低地址增长的，栈顶为内存的低地址，栈底为内存的高地址。函数调用栈中存储的是数据的活动记录。活动记录是函数一些信息。如下如所所示：

2.假如有如下程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void fun(char* a)
{
	char* b;
	strcpy(b,a);
}
int main()
{
	char a = '1';
	fun(&a);
	return 0;
}

那么在函数调用的过程中，函数栈的活动记录如下所示：

3.程序中的栈可以看做是顺序栈的一个应用，栈中保存了一个函数调用所需要的维护信息，包括函数参数，函数返回值地址，局部变量，函数调用上下文等。

4.具体的函数中的栈的实现请看另一篇博文：http://blog.csdn.net/cheyuxuan/article/details/9722463

二、程序中的栈

1.前一阶段在某实训机构做了一个所谓的项目时候，里面使用到了一个冒泡排序，但是排序的数据量很大，大约有6万个，程序的复杂度是O(n2),在程序运行一会后就会自动跳出，后来经过问大牛才知道这是因为栈溢出的原因。
2.程序在运行过程中，函数都是要被压入栈中的， 所以我们不断的调用函数，那么就会导致栈空间溢出，程序直接死掉。

3.造成栈溢出的原因通常有如下两点：①递归过深②局部数组过大，因为每一次递归都要调用函数，都要进行压栈的操作，所以这样会导致栈溢出，同时，如果我们定义的局部数组过大，数组也是在栈上分配空间的，那么也会造成栈上的空间不足，造成栈溢出。

三、程序中的栈的应用----递归调用

1.递归的算法是任何一门语言的基本功，但是理解起来其实也比较困难，这节先不说递归调用算法的实现，先来说一下递归和栈的关系。

2.例程：

#include <stdio.h>

void reverse(char* s)
{
    if( (s != NULL) && (*s != '\0') )
    {
        reverse(s + 1);

        printf("%c", *s);
    }
}

int main()
{
    reverse("12345");

    printf("\n");

    return 0;
}

程序打印的结果如下：

从程序大打印结果我们可以看出，我们实现了字符串"12345"，最关键的是我们并没有使用我们惯用的for和count的方法。

解析：

我们从主函数调用reverse函数，向reverse函数传递的参数是字符串"12345"的首地址，然后进入子函数reverse，进行两个安全性的检测以后，我们再次调用reverse这个函数，这个时候向这个函数传递的是字符串"12345"的第二个元素的地址，依次类推，最后我们向reverse函数传递的是最后一个字符串的地址，这个时候程序中的栈被经历了5次reverse函数的压入，在第五次运行结束以后，栈中的值依次弹出，首先弹出的是第五个元素，然后以此类推。最后打印出我们上面的打印结果。

具体过程如下图所示：

程序在递归调用期间不断的向栈中压入每一次函数调用的记录，在递归调用结束后再从栈栈弹出每一次的记录，所以就打印出了我们看到的值。

四、总结

1.程序栈空间在本质上是一种顺序栈。

2.程序栈空间的访问是通过函数调用执行的。

3.程序栈空间仍然遵守后进先出的原则。

5.问题：①某实训机构的老师说程序的栈空间时从两侧增长的，我没有想懂，首先那那违背了栈的存储结构，其次同学早上和我说实际上栈的调度是CPU在控制的。

②程序中的栈空间，数据结构中的栈，还有真正的汇编硬件中的栈那个关系还需要深度学习，现在心里大概懂一点，但是无法形成一个整体的脉络。