什么是栈？

ps:文章来自于网络

当提及“栈”这个概念，很多初学者都会很迷茫。在C语言里，我们有一个内存区域叫做栈区。在单片机里，我们又常常听到一个操作叫做压栈。而在算法中，我们也有一个同名结构叫做栈。

我常常会问自己的学生“栈”这个字的意思到底是什么?大家想到的多是客栈。我们翻翻字典也不难发现，栈的第一个释义是：储存货物或供旅客住宿的房屋。所以客栈的想法并没有错，但是这也未免太过抽象。

我们先来解释一下在计算机领域什么是栈。

栈某种意义上讲，它像是一个开口的盒子，先放进去的东西总是会被后放进去的东西压在下面，那么如果想拿出被压住的东西，必须要先取出顶部的东西，也就是后放进去的东西。换个说法就是先入后出。那它有点像什么呢?想象一下装在盘子里的若干张油饼。

对，他们是摞在一起的。如果想拿下面的油饼是不是要先拿开上面的呢?或许，这就是栈的根源。但是，又和“栈”这个字有什么关系呢?单纯的从释义上看，好似找不出什么关联性。但是当我们打开汉英词典：

对计算机中提及的“栈”的英文愿意是stack!我们一定要记得，是一群说英语的人创造了计算机，也是他们研究了初的算法。那么stack又是什么意思?

注意箭头指向的那一摞书们，和饼们的相处方式是不是很像!堆叠到一起。那个根源出来了，其实栈就是一种将数据依次“堆叠”的一种数据组织方式。

或者到这里，我们恍然大悟，哦，原来是这样!栈还有堆叠的意思。但是，我个人更觉得这是一种初期程序员之间的交流翻译吴缪。暂且放下这个不谈，至少我们明白一件事情，在某些领域，如果一个词汇很生涩，那么，不妨去查找一下他的英文愿意，或许你会有更深入的收获。

我们在来探讨下一个话题——“栈”stack，这种摞大饼大数据组织方式到底有什么用?

比如说，你有一些书，我们通常会这样摆放：

而不是这样：

为什么呢?当然是第二种摆放方式不方便拿其中的某一本书。可是在“栈”(stack)结构里面，“书”就是这样摆放的。那也就是说，“栈”(stack)不适合存放需要随机查找的东西。那它能做什么呢?

首先说说CPU里的“堆栈”。我们可以这样设想：一个CPU等同于一个完全没有记忆力的人，他只知道按照一份很详细的说明文档(也就是程序)来一步一步做某件事情，并且，他永远不会记得之前做过什么。我们在电影里常常会看到这样的情节，失忆症的人常常会随身携带一些本子和照片，然后按顺序把发生的事情记录下来，方便自己查阅。CPU也有这样的需求。

在CPU里，有一种机制叫做“中断”interrupt，就是中途插一嘴的意思。怎么插呢?比方说，你正在玩儿一个单机游戏，在更要通关的时候，外面突然有人敲门。那么是不是要把你的游戏暂停一下?然后再去开门。然后正在你去开门的路上，厨房的煤气报警器响起，是不是要赶紧去厨房看一下是不是误报警?确认是误报警后，我们是先去开门呢?还是继续打游戏呢?对于CPU来说，也会有同样的困惑。对于人，我们或许可以思考一下——哦，开门这件事器比较紧迫，应该先开门。但是对于CPU来说，又如何区分紧迫度呢?这就变成了一个很麻烦的问题。我们回头再想想“栈”，他是如何组织数据的?先入后出。玩游戏是先发生的事情，那么打断他的事情就是更紧迫的事情，开门虽然比游戏紧迫，但是他次于煤气报警，所以，它才是紧迫的事情。不过到现在也应该注意到了。紧迫的事情往往在后产生，又要被优先处理。

在CPU的中断机制里，每当cpu执行的一个任务被打断时，cpu就需要备份当前的处理状态，就像没有记忆的人，总是要记笔记拍照。那么cpu怎么区分优先次序呢?就像你吃盘子里的饼!先拿上面的。而存储数据的过程，就像你向盘子里放饼的过程。

再说说C语言分段里的“栈区”，我们都知道，局部自动变量分配到内存的“栈区”，栈区里的数据组织方式也类似摞饼，每当你调用了一个子函数，那么编译器会将子函数里的局部变量分配到栈区的栈顶位置(与当前函数的空间相邻)，当子函数在再调用另一个函数是，也是会做同样处理。儿关于局部变量的释放，其实本质就是讲栈顶的一块空间的使用权归还回去，看起来就好像客栈一样，来人的时候开房，走人的时候退房。或许这也是stack会被翻译成“栈”的原由。

后在来说“栈”，这种单纯的逻辑结构。它和前两者一样，遵循类似先入后出的数据处理规则。

那这个“盒子“什么时候会用到呢?典型的例子，就是迷宫算法(具体细节可以自己搜索一下)，我们可以用栈来存放已经走过的有效路线。也或者利用栈来模拟局部变量分配，实现将递归算法转换为非递归。也或者利用栈来优化，自己的程序处理逻辑，在实际问题解决中，如果你涉及到了临时保存数据，那么你可以尝试考虑一下使用栈，或许可以让自己的程序在逻辑上变得更加清晰明了。

简单的总结一下：所谓“栈”，其实就是一本 相互堆叠的便签儿。我们可以逐次备份自己要保存的信息，然后在反向依次处理。