为什么堆栈通常会向下生长？

Question

我知道在我个人熟悉的体系结构（x86、6502等）中，堆栈通常会向下增长（即，推入堆栈的每个项目都会导致SP递减，而不是递增的SP）。

我想知道这样做的历史依据。我知道，在统一的地址空间中，在数据段的另一端启动堆栈很方便（例如），因此，如果两侧在中间碰撞，则只会有问题。但是，为什么传统上堆栈会占据顶部呢？特别是考虑到这与“概念”模型相反的情况？

（请注意，在6502架构中，即使堆栈绑定到单个256字节的页面，堆栈也向下增长，并且这种方向选择似乎是任意的。）

Answer 1

至于历史的基本原理，我不能确定地说（因为我没有设计它们）。我对此的想法是，早期的CPU会将其原始程序计数器设置为0，并且很自然地希望在另一端启动堆栈并向下扩展，因为它们的代码自然会向上扩展。另外，请注意，并非所有早期的CPU 都将复位时将程序计数器设置为0 。例如，Motorola 6809将从地址中读取程序计数器，0xfffe/f以便您可以在任意位置开始运行，具体取决于该地址提供的内容（通常但绝不限于ROM）。历史系统将要做的第一件事是从顶部开始扫描内存，直到找到一个位置，该位置将回读相同的写入值，以便它知道实际安装的RAM（例如，具有64K地址空间的z80不一定有64K或RAM，实际上64K 在我早期很庞大。一旦找到最上面的实际地址，它将适当地设置堆栈指针，然后可以开始调用子例程。作为启动的一部分，这种扫描通常由ROM中的CPU运行代码完成。

Answer 2

一个可能的原因可能是它简化了对齐。如果在堆栈上放置一个必须放在4字节边界上的局部变量，则可以简单地从堆栈指针中减去对象的大小，然后将两个低位清零以获得正确对齐的地址。如果堆栈向上生长，则确保对齐变得有些棘手。

Answer 3

再加2分：除了提到的所有历史依据外，我敢肯定，没有理由在现代处理器中是有效的。所有处理器都可以采用带符号的偏移量，并且自从我们开始处理多个线程以来，最大程度地提高堆/堆栈距离就没有什么意义。我个人认为这是安全设计缺陷。如果说x64体系结构的设计者会改变堆栈的增长方向，那么大多数堆栈缓冲区溢出将被消除-这是很大的事情。（因为琴弦向上生长）。