为什么堆栈通常会向下生长？

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（例如）启动堆栈很方便（因此，如果两侧在中间发生碰撞，则只有一个问题）。但是，为什么堆栈通常会占据顶部呢？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字节页面，堆栈也向下增长，并且这个方向选择似乎是任意的。）

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。

顺便说一句，请注意，并非所有早期的CPU 都在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）。

一些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，在我早期的时候64K就已经很大了）。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，此扫描通常由ROM中的CPU运行代码完成。

关于堆栈的增长，并非所有堆栈都向下增长，有关详细信息，请参见此答案。

我听到的一个很好的解释是，过去某些机器只能具有无符号偏移量，因此您希望堆栈向下增长，这样您就可以打本地人，而不必丢失额外的伪造负偏移量的指令。

Stanley Mazor（4004和8080架构师）解释了如何在“英特尔微处理器：8008至8086”中为8080（并最终为8086）选择了堆栈增长方向：

选择堆栈指针运行是“下坡”（堆栈朝着较低的内存方向移动），以简化从用户程序到堆栈的索引编制（正索引），并简化从前面板显示堆栈的内容。

一种可能的原因可能是它简化了对齐。如果将局部变量放在必须放在4字节边界上的堆栈上，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。

IIRC堆栈向下增长，因为堆栈向上增长。可能是另一回事。

我相信这纯粹是设计决定。并非所有人都向下增长-有关不同体系结构上堆栈增长方向的一些很好的讨论，请参见此SO线程。

我相信惯例始于IBM 704及其臭名昭著的“减量寄存器”。现代语言将其称为指令的偏移量字段，但要点是它们下降了，而不是 上升了。

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/堆栈的距离就显得毫无意义。

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）。

我不确定，但是过去我为VAX / VMS做过一些编程。我似乎还记得一部分内存（堆??）上升而堆栈下降。当两个人见面时，您就没内存了。

在最小的嵌入式系统中，堆栈增长下降的一个优点是可以将单个RAM块冗余地映射到页面O和页面1中，从而允许从0x000开始分配零页面变量，并且堆栈从0x1FF开始向下增长，从而最大化了覆盖变量之前必须增加的数量。

6502的最初设计目标之一是可以与例如6530结合使用，从而形成具有1 KB程序ROM，定时器，I / O和64字节RAM共享的两芯片微控制器系统。在堆栈和页面零变量之间。相比之下，当时基于8080或6800的最小嵌入式系统将是四或五个芯片。