스택은 FILO(First in last out이라고도 함) 형태의 자료구조로, 마지막에 입력된 자료가 먼저 나오는 형태이다. 반대로 FIFO(First in first out이라고도 함) 형태의 자료구조는 큐가 있는데, 이건 먼저 입력된 자료가 먼저 출력되는 형태를 가진다.
이런 자료구조에서 보던 녀석을 왜 운영체제 이론 설명하는데 굳이 끼우냐면… 여러모로 볼 녀석이다. 진짜로….
콜스택은 특정 함수가 호출될 때에는 지역변수나 함수 파라미터가 특정 공간에 저장되는데 이 공간을 말한다. x86 아키테겨에서는 스택에 변수나 파라미터가 저장될 때 주소 공간이 줄어드는 방향으로 데이터가 저장된다. 이걸 설명하기 위해 다음과 같은 함수가 있다고 보자.
이런 함수를 호출할 때의 콜 스택에 대해서 손으로 직접 그려보았다.
함수의 수행이 끝날 경우에는 이 함수를 호출한 실행 코드의 위치로 돌아갈 필요가 있다. 이때 필요한 값은 해당 함수의 복귀 주소와 EBP값이 필요하다. 이런 값들은 함수를 호출할 때마다 자동으로 생성되는데, 이러한 값들의 모음을 스택 프레임(Stack Frame)이라고 한다. 콜스택의 실제 상황을 직접 그린 이유는 이걸 가지고 스택 프레임에 들어갈 포인터 녀석들을 설명하려 한다.
- ESP(Extended Stack Pointer) 레지스터
스택의 밑바닥을 가리키는 포인터다. 최초 함수가 호출될 때 EBP와 ESP의 값은 같은 값이며, 로컬변수가 선언되면 ESP는 낮은 값으로 증가한다. (x86 아키텍쳐를 기준으로 설명한다.) ESP는 다음 데이터를 push할 위치가 아니라 pop했을 때 뽑아낼 데이터의 위치를 가리킨다. (이거 헷갈린다.) - EBP(Extended Base Pointer) 레지스터
스택 프레임의 시작 주소를 가리킨다. 새로운 함수가 호출되면 파라미터와 스택 프레임 값이 스택에 채워지는데 EBP 레지스터값은 바로 그 다음 주소를 가리킨다. 즉, 호출된 함수가 로컬 변수를 선언하기 직전의 시작점이 되며 EBP값은 함수 실행 동안 변하지 않으므로(다른 함수를 호출하지 않는 이상 안변함) 파라미터나 로컬 변수를 참조할 수 있는 기준점이 되어준다. EBP 레지스터는 현재 실행중인 함수가 종료되어 리턴되면 이 함수를 호출한 함수의 EBP값으로 변경된다. (스택 프레임에 저장된 EBP값)
프로세스를 적고 정리하면서 거의 항상 꼭 보는 스택과 실제 실행과 관련된 내용에 대해서 정리를 해봤다. 어려운 내용은 아니지만 머릿속엔 있는 게 좋다.