我们知道一个函数调用有以下三个基本过程：
- 调用参数的传入
- 局部变量的空间管理
- 函数返回
函数的调用必须是高效的，而数据存放在 CPU通用寄存器 或者 RAM 内存中无疑是最好的选择。以传递调用参数为例，我们可以选择使用 CPU通用寄存器 来存放参数。但是通用寄存器的数目都是有限的，当出现函数嵌套调用时，子函数再次使用原有的通用寄存器必然会导致冲突。因此如果想用它来传递参数，那在调用子函数前，就必须先 保存原有寄存器的值，然后当子函数退出的时候再 恢复原有寄存器的值 。
函数的调用参数数目一般都相对少，因此通用寄存器是可以满足一定需求的。但是局部变量的数目和占用空间都是比较大的，再依赖有限的通用寄存器未免强人所难，因此我们可以采用某些 RAM 内存区域来存储局部变量。但是存储在哪里合适？既不能让函数嵌套调用的时候有冲突，又要注重效率。
这种情况下，栈无疑提供很好的解决办法。一、对于通用寄存器传参的冲突，我们可以再调用子函数前，将通用寄存器临时压入栈中；在子函数调用完毕后，在将已保存的寄存器再弹出恢复回来。二、而局部变量的空间申请，也只需要向下移动下栈顶指针；将栈顶指针向回移动，即可就可完成局部变量的空间释放；三、对于函数的返回，也只需要在调用子函数前，将返回地址压入栈中，待子函数调用结束后，将函数返回地址弹出给 PC 指针，即完成了函数调用的返回；
于是上述函数调用的三个基本过程，就演变记录一个栈指针的过程。每次函数调用的时候，都配套一个栈指针。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。
栈区（Stack)
如下图，栈区为一段从高地址向低地址增长的连续内存区域，所以栈底（高地址）和栈的最大容量都是系统预先规定的。每个进程在用户态下对应有一个调用栈结构；用于存放函数的参数、返回值，以及函数的局部变量。（不包括静态局部变量，它们和全局变量一起放在静态存储区，）
寄存器（Register)
由上图可知，16个寄存器的功能并不是单一的。
我们重点关注以下几个寄存器：
%rsp是堆栈指针寄存器，通常会指向栈顶位置%rbp是栈帧指针，用于标识当前栈帧的起始位置%rdi,%rsi,%rdx,%rcx,%r8,%r9六个寄存器用于存储函数调用时的6个参数（如果有6个或6个以上参数的话）
其中后面6个是64位x86 CPU与32位的主要区别，函数的前6个参数均通过寄存器直接传递，而不需要放置在栈帧中，观察上图也可发现，其只保存了参数7~n。
但看到不少网上的资料提到64位同样会将前6个参数保存在栈帧内，与CSAPP所述不同，需待考证。
x86-64 下函数调用及栈帧原理:
前6个参数会保存到寄存器中，多于6个的参数会保存到堆栈中。但是，由于在子程序中可能会取参数的地址，而保存在寄存器中的前6个参数是没有内存地址的，因而我们可以猜测，保存在寄存器中的前6个参数，在子程序中也会被压入到堆栈中，这样才能取到这6个参数的内存地址。
由于被调用函数也会使用到寄存器，所以调用函数的寄存器中的值需要预先保存下来，以便返回后恢复。寄存器的保存分为调用者保存与被调用者保存两类，具体可在上表右侧一列看到。
栈帧（Stack Frame)
函数调用经常是嵌套的，在同一时刻，堆栈中会有多个函数的信息，每个未完成运行的函数占用一个独立连续区域（包含这个函数涉及的参数，局部变量，返回地址等相关信息），称为栈帧。
当调用函数时，就要压入一个新的栈帧，发起调用函数的栈帧成为调用者栈帧，被调用函数的栈帧则称为当前栈帧（rsp 和 rbp 之间的内存空间）；被调用的函数运行结束后回收栈帧，回到调用者栈帧。这一过程都是自动的，由系统分配与销毁，无需手动调度。
当前栈帧由%rsp和%rbp两个指针所指向的范围指定，以便在函数返回时，可以很好地找到调用者栈帧的位置。
函数调用过程（未优化）
- 调用函数将超过6个部分的参数从后向前压入栈中
- 将返回地址（调用指令的下一条指令地址）压入栈中
- 跳转至被调用函数起始地址开始执行
- 将父函数栈帧起始地址（%rpb） 压栈
- 将
%rbp的值设置为当前%rsp的值 - 通过
subq &xx, %rsp分配临时数据区，用于存储需保持的寄存器值、局部变量。
函数返回
函数返回时，我们只需要得到函数的返回值（保存在 %rax 中），之后就需要将栈的结构恢复到函数调用之差的状态，并跳转到父函数的返回地址处继续执行。由于函数调用时已经保存了返回地址和父函数栈帧的起始地址，要恢复到子函数调用之前的父栈帧，我们只需要执行以下两条指令：
1 | movq %rbp, %rsp # 使 %rsp 和 %rbp 指向同一位置，即子栈帧的起始处 |
为了便于栈帧恢复，x86-64 架构中提供了 leave 指令来实现上述两条命令的功能。执行 leave 后，前面图中函数调用的栈帧结构如下：
可以看出，调用 leave 后，%rsp 指向的正好是返回地址，x86-64 提供的 ret 指令，其作用就是从当前 %rsp 指向的位置（即栈顶）弹出数据，并跳转到此数据代表的地址处，在 leave 执行后，%rsp 指向的正好是返回地址，因而 ret 的作用就是把 %rsp 上移一个位置，并跳转到返回地址执行。可以看出，leave 指令用于恢复父函数的栈帧，ret 用于跳转到返回地址处，leave 和 ret 配合共同完成了子函数的返回。当执行完成 ret 后，%rsp 指向的是父栈帧的结尾处，父栈帧尾部存储的调用参数由编译器自动释放。
编译器优化
在64位CPU下，gcc在优化编译选项-o2以上的优化级别上，都会不再使用%rbp作为帧指针，而省下来做其它用途。由于所有空间在函数开始处就预分配好，不需要栈帧指针；通过%rsp的偏移就可以访问所有的局部变量。
所以对比文章开头CS APP的栈帧结构图，会发现与上图的栈帧结构不同，缺少%rbp的位置，个人认为是CSAPP考虑了优化之后不再使用这一指针的缘故。
参考学习资料
《深入理解计算机系统》
x86-64 下函数调用及栈帧原理
栈指针&& 帧指针详解
函数调用栈
C++函数调用堆栈详解-(2)/)
x86_64汇编器中RBP寄存器的用途是什么？