C++ 函数调用过程中栈的变化解析

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记录下函数调用的情况~

函数调用的另一个词语表示叫作 过程。一个过程调用包括将数据和控制从代码的一部分传递到另一部分。

另外,它还必须在进入时为过程的局部变量分配空间,并在退出时释放这些空间。

而大多数机器的数据传递、局部变量的分配和释放通过操纵程序栈来实现。为单个过程(函数调用)分配的那部分栈称为栈帧

需要明确的是,栈是从高地址向低地址延伸的。每个函数的每次调用,都有它自己独立的一个栈帧,这个栈帧中维持着所需要的各种信息。寄存器ebp指向当前的栈帧的底部(高地址),寄存器esp指向当前的栈帧的顶部(低地址)。

先来了解一个概念,栈帧(stack frame),机器用栈来传递过程参数,存储返回信息,保存寄存器用于以后恢复,以及本地存储。栈帧其实是两个指针寄存器,寄存器%ebp为帧指针(指向该栈帧的最底部),而寄存器%esp为栈指针(指向该栈帧的最顶部),当程序运行时,栈指针可以移动(大多数的信息的访问都是通过帧指针的,换句话说,就是如果该栈存在,%ebp帧指针是不移动的,访问栈里面的元素可以用-4(%ebp)或者8(%ebp)访问%ebp指针下面或者上面的元素)。

总之一句话,栈帧的主要作用是用来控制和保存一个过程的所有信息的。

例:假设过程P(调用者)调用过程Q(被调用者),则Q的参数放在P的栈帧中。另外,当P调用Q时,P中的返回地址被压入栈中,形成P的栈帧的末尾 (返回地址就是当程序从Q返回时应该继续执行的地方)。Q的栈帧从保存的帧指针的值开始,后面到新的栈指针之间就是该过程的部分了。

那到底是怎样个过程呢?

入栈操作:push eax; 等价于 esp=esp-4,eax->[esp];如下图

出栈操作:pop eax; 等价于 [esp]->eax,esp=esp+4;如下图

我们来看下面这个C程序在执行过程中,栈的变化情况

void func(int m, int n) {

    int a, b;

    a = m;

    b = n;

}

main() {

...

    func(m, n);

L:  下一条语句

...

在main调用func函数前,栈的情况,也就是说main的栈帧:

从低地址esp到高地址ebp的这块区域,就是当前main函数的栈帧。当main中调用func时,写成汇编大致是:

push m

push n; 两个参数压入栈

call func; 调用func,将返回地址填入栈,并跳转到func

当跳转到了func,来看看func的汇编大致的样子:

__func:

        push ebp; 这个很重要,因为现在到了一个新的函数,也就是说要有自己的栈帧了,那么,必须把上面的函数main的栈帧底部保存起                        ; 来,栈顶是不用保存的,因为上一个栈帧的顶部讲会是func的栈帧底部。(两栈帧相邻的)

        mov ebp, esp; 上一栈帧的顶部,就是这个栈帧的底部

        ;暂时先看现在的栈的情况

                 ;到这里,新的栈帧开始了

                 sub esp, 8   ;  int a, b 这里声明了两个int,所以esp减小8个字节来为a,b分配空间

                 mov dword ptr [esp+4], [ebp+12];   a=m

                 mov dword ptr [esp], [ebp+8]; b=n         

   这样,栈的情况变为:

                    ret 8     ;  返回,然后8是什么意思呢,就是参数占用的字节数,当返回后,esp-8,释放参数m,n的空间

由此可见,通过ebp,能够很容易定位到上面的参数。当从func函数返回时,首先esp移动到栈帧底部(即释放局部变量),然后把上一个函数的栈帧底部指针弹出到ebp,再弹出返回地址到cs:ip上,esp继续移动划过参数,这样,ebp,esp就回到了调用函数前的状态,即现在恢复了原来的main的栈帧。

好的,加油!

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转载自blog.csdn.net/m0_38087936/article/details/82938006