栈
栈（stack）又名堆栈，它是一种运算受限的线性表。其限制是仅允许在表的一端进行插入和删除运算。这一端被称为栈顶，相对地，把另一端称为栈底。向一个栈插入新元素又称作进栈、入栈或压栈，它是把新元素放到栈顶元素的上面，使之成为新的栈顶元素；从一个栈删除元素又称作出栈或退栈，它是把栈顶元素删除掉，使其相邻的元素成为新的栈顶元素。
栈的特点是先入后出。符合这个特征的数据才可以在栈中存储。
在计算机系统中，栈则是一个具有以上属性的动态内存区域。程序可以将数据压入栈中，也可以将数据从栈顶弹出。在i386机器中，栈顶由称为esp的寄存器进行定位。压栈的操作使得栈顶的地址减小，弹出的操作使得栈顶的地址增大。
栈在程序的运行中有着举足轻重的作用。最重要的是栈保存了一个函数调用时所需要的维护信息，这常常称之为堆栈帧或者活动记录。堆栈帧一般包含如下几方面的信息：
1．函数的返回地址和参数。
2．临时变量：包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量。
栈的作用原理
一个函数设计里面，有2个问题：
1.参数传递
传递参数的目的，是为了代码可以重用，让一种方法可以应用到更多的场合，而不需要为N种情况写N套类似的代码。那用什么方法来做参数的传递？可以选择:
a.为了速度快，使用cpu的寄存器传递参数。这会碰到一个问题，cpu寄存器的数量是有限的，当函数内再想调用子函数的时候，再使用原有的cpu寄存器就会冲突了。想利用寄存器传参，就必须在调用子函数前把寄存器存储起来，然后当函数退出的时候再恢复。
b.利用某些ram（随机存取存储器）的区域来传递参数。这和上面a的情况几乎一样，当函数嵌套调用的时候，还是会出现冲突，依然面临要把原本数据保存到其他地方，再调用嵌套函数。并且保存到什么地方，也面临困难，无论临时存储到哪里，都会有上面传递参数一样的困境。
2.函数里面也有可能要使用到局部变量，而不能总是用全局变量。则局部变量存储到哪里合适，即不能让函数嵌套的时候有冲突，又要注重效率。
以上问题的解决办法，都可以利用栈的结构体来解决：
1）寄存器传参的冲突，可以把寄存器的值临时压入栈里面，非寄存器传参也可以压入到栈里面。
2）局部变量的使用也可以利用栈里面的内存空间，只需要移动下栈指针，腾出局部变量占用的空间。最后利用栈指针的偏移来完成存取。于是函数的这些参数和变量的存储演变成记住一个栈指针的地址，每次函数被调用的时候，都配套一个栈指针地址，即使循环嵌套调用函数，只要对应函数栈指针是不同的，也不会出现冲突。
3）利用栈，当函数不断调用的时候，不断的有参数局部变量入栈，栈里面会形成一个函数栈帧的结构，一个栈帧结构归属于一次函数的调用。栈的空间也是有限的，如果不限制的使用，就会出现典型的栈溢出的问题。有了栈帧的框架在，我们在分析问题的时候，如果能获取到当时的栈的内容，则有机会调查当时可能出现的问题。
然而栈存在的意义还不止这点，有了它的存在，才能构建出操作系统的多任务模式。
让我们看一下下面的一个main函数的调用实例，上面说的栈帧的情况依然，main函数调用A函数，调用B函数，再调用C函数，然后依次返回，试想当单cpu在main函数的框架运行的话，永远都在main函数厄结构里面（假设main函数是个无限循环结构），始终是在一个任务范围内，谈不上多任务。即使有另外一个任务在等待状态，如何在main函数里面跳转到另一个任务。显然在c语言的框架下，这无法实现，因为如果是函数调用关系，则本质上还是属于main函数的任务里面，不能算多任务切换。但需要注意到一个事实，此刻的main函数任务本身其实和它的栈绑定在一起了，无论是如何调用子函数，无论如何入栈退栈，栈指针都在本栈的范围内移动, 属于本任务的局部变量也和任务本身绑定了。
main()
---->A()
----->B()
------>C()
<-----C()
<-----B()
<----A()
main()
由此可以看出，一个任务状态可以利用如下信息来表征：
1.main函数体代码。
2.main的栈指针位置（即存储了局部变量等信息）。
3.当前cpu寄存器的信息。假如我们可以保存在这些信息，则完全可以强制让cpu去做别的事情，只是将来想继续执行main任务的时候，把上面的信息恢复就可以。
有了这样的先决条件，多任务就有了存在的基础。也可以看出栈存在的意义所在。在多任务模式下，当CPU认为有必要切换到别的任务上运行时，只需要保存好当前任务的状态，即上面说的三个内容。恢复另一个任务的状态，然后跳转到上次运行的位置，就可以恢复继续运行。可见每个任务都有自己的独立的栈空间。正是有了独立的栈空间，为了代码重用，不同的任务甚至可以混用任务的函数体本身，例如可以一个main函数有2个任务实例。有不同的栈空间，这完全可以实现。
至此之后的操作系统的框架也形成了，譬如任务在调用sleep()等待的时候，可以主动让出CPU给别的任务使用，或者分时操作系统任务在时间片用完是也会被迫的让出cpu。不论是哪种方法，只要想办法切换任务的上下文空间，切换栈即可。切换栈的实现并不能在c语言下完成，之前也说过c语言有意隐藏了栈的使用。所以在关键的上下文切换的地方，操作系统都需要用汇编代码来实现。
总的来说，栈的作用分为以下几点：
1）栈是每个函数架构的基础，实现了函数的重复利用。
2）问题发生的时候，可以利用栈来了解问题发生的情况。
3) 栈是构建出操作系统多任务模式的基础。
参考：https://www.cnblogs.com/scnutiger/articles/3770991.html