函数栈帧的创建和销毁
全文目录
- 前言
- 寄存器
- main函数的调用
- 调用main函数的函数
- main函数的栈帧如何开辟的
- `push`（保存调用方的`ebp`）
- `move`（维护新开栈帧的栈底）
- `sub`（维护新开栈帧的栈顶）
- 三连`push`（添加栈帧的信息的变量）
- `lea` （存放栈顶地址）
- `rep stos`（初始化栈帧）
- add函数的执行
- 创建变量
- 传参
- `call` （函数调用 ）
- 参数的使用
- 函数的返回值和栈帧的销毁
- 形参的销毁
- 总结
前言
前面在使用函数时一直说到函数栈帧的创建与销毁，但也只是云里雾里的，今天就来讲讲关于函数栈帧的知识。实验环境：VS2013，系统环境X86
我们通过一段简单的代码来了解函数的栈帧：
#include <stdio.h>
int add(int x, int y)
{
int z = 0;
z = x + y;
return z;
}
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
int c = 0;
c = add(a, b);
printf("%d\n", c);
}
寄存器
再了解函数栈帧前，我们需要先知道一些前景知识，首先来了解一下寄存器。再VS2013中，我们可以通过调试窗口中的寄存器窗口查看有哪些寄存器：
可以看到有下面几种寄存器：
通用寄存器（数据存放数据使用）：
eax
ebx
ecx
edx
变址寄存器（偏移量）：
esi
edi
指令寄存器（下一条指令的地址）：
eip
指针寄存器（地址，维护函数栈帧）：
esp（堆栈指针寄存器，用于存放栈顶指针的位置）
ebp（基址指针寄存器，用于寻找栈内的元素）
标志性寄存器（不知道什么东西）：
efl
寄存器的详细知识可以点这里：汇编——寄存器的分类和功能
main函数的调用
每一个函数的调用都需要在栈区上开辟一块开空间，在栈上一块专门为函数开辟的空间就是函数的栈帧。这么一块栈帧其实是由两个寄存器维护的，根据上面寄存器的介绍，大概能猜到是esp, ebp两个寄存器维护的了：
调用main函数的函数
main函数也是函数，所以我们可以在调试中通过函数调用堆栈来看一下main函数是由谁调用的：
由此我们可以很明显得看到main函数的调用关系：
调用main函数的函数__tmainCRTStartup也是需要栈帧的，同样的是由esp, ebp来维护
main函数的栈帧如何开辟的
然后我们可以通过反汇编来看一下main函数是怎么调用的：
push（保存调用方的ebp）
当执行第一个反汇编指令时相当于将ebp的值放到__tmainCRTStartup的栈帧的顶部：
那么esp的值，就相当于减去了 4 ，我们可以通过监视来看一下
执行前：
执行完push指令后：
至于为什么是减4，是因为在32为系统下指针的大小是4字节
这样之后的函数返回后就可以快速找到调用方的栈底，从而继续维护调用方。
move（维护新开栈帧的栈底）
move指令相当于将 esp的值复制给ebp：
通过监视窗口可以看到ebp值的变化：
执行前：
执行完move指令后：
这样ebp 就是新的函数栈帧的栈底，继续干着栈底指针的老本行
sub（维护新开栈帧的栈顶）
执行sub命令相当于esp向下走了 0E4h，那么esp ~ ebp中间的空间就是main函数的栈帧。
执行前：
执行完sub命令后：
相当于：
三连push（添加栈帧的信息的变量）
push前：
push 后：
注意每次压栈后都
esp的值都会变化
相当于：
这三个新压栈的寄存器在后面将会起到大作用。
lea （存放栈顶地址）
lea ，全称 load effictive address，翻译一下就是加载有效地址。可以看到ebp - 0E4h 就是三连 push前main函数的栈顶，相当于将该地址放到 edi 中。
后面两个move等价于：ecx = 39h, eax = 0CCCCCCCCh
rep stos（初始化栈帧）
执行前：
dword：
d: double
word: 一个word是2字节
dword: 4字节
整条指令就是相当于将edi (ebp - 0E4h)往下，每次操作4字节，操作 ecx (39h)次，全部初始化为 eax (0xcccccccc)
也就是：
至此，一个函数的栈帧的创建就完成了，这也是为什么局部变量没有初始化的时候，它的值会是随机数。
add函数的执行
创建变量
函数栈帧创建完成之后就是正常的执行代码了，后面三条语句就是普通的初始化
赋值后：
也就是相当于：
可以看到在VS2013 中，是隔了两个整型的大小来进行初始化的，但是在不同的编译器下可能实现的方式不同。
传参
接下来就是万众瞩目的传参的过程了：
将a和b的值依次传给eax和ecx压栈
也就是：
正好印证了形参是实参的一份临时拷贝
call （函数调用 ）
执行完传参后，就是函数调用了，call 指令会将下一条指令压栈，让函数返回时，正常往下执行
然后跳到指定的地址
再通过jmp 命令进行跳到add函数内部
跳到add函数内部之后，就开始函数的创建和初始化等一系列操作，
参数的使用
参数使用时通过ebp找到对应的参数，然后将计算的结果返回回去
也就是：
可以发现参数在传递的时候是从右向左传，在使用形参时是从左向右取，刚好跟参数传递的顺序一致
函数的返回值和栈帧的销毁
返回时，先将返回值放到寄存器 eax 中
然后依次销毁函数栈帧，现将顶上的三个寄存器弹出
也就是：
然后通过move指令将栈顶指向栈底
也就是：
然后通过pop命令将ebp指向main函数的栈底，那么ebp, esp又重新开始维护main函数的栈帧。
也就是：
可以看到esp 指向的就是调用函数之后的下一条指令的地址，ret指令就是通过pop回到调用函数的下一条指令
执行ret指令后回到下一条指令的位置：
esp也向下走了一个位置：
形参的销毁
执行该命令后，形参的栈帧也就销毁了，意味着返回到了main函数中，add函数的栈帧彻底销毁了
之后的就是正常的进行计算等等，各种函数的调用，其栈帧的创建和销毁基本上都是一样的。
总结
自己总结的草图：栈帧的创建和销毁都是一一对应的，怎么创建，就怎么反着销毁。
