今天我们要学习的是函数栈帧的创建与销毁,学完这部分内容,我们可以解决下面的几个问题:
局部变量是怎么创建的?
为什么局部变量的值是随机值?
函数是怎么传参的?传参顺序是怎样的?
形参和实参是什么关系?
函数调用是怎么做的?
函数调用是怎么做的?
函数调用结束后是怎么返回的?
学习函数栈帧的创建与销毁不仅可以学习到这些知识,还能修炼自己的内功,也能搞懂后期更多的知识。
进入正题.
今天讲解的时候,使用的环境是VS2013,不要使用太高级的编译器,越高级的编译器,越不容易学习和观察。同时在不同的编译器下,函数调用过程中栈帧的创建是略有差异的,具体细节取决于编译器的实现。
预备知识
在学习函数栈帧的创建与销毁之前,我们要了解以下寄存器:
- eax:通用寄存器,保留临时数据,常用于返回值
- ebx:通用寄存器,保留临时数据
- ebp:栈底寄存器
- esp:栈顶寄存器
- eip:指令寄存器,保存当前指令的下一条指令的地址
esp和ebp共同维护函数栈帧,程序调用哪个函数,这两个指针就去维护那个函数调用开辟的空间
常用的汇编指令:
- mov:数据转移指令
- push:数据入栈,同时esp栈顶寄存器也要发生改变
- pop:数据弹出至指定位置,同时esp栈顶寄存器也要发生改变
- sub:减法命令
- add:加法命令
- call:函数调用,1. 压入返回地址 2. 转入目标函数
- jump:通过修改eip,转入目标函数,进行调用
- ret:恢复返回地址,压入eip,类似pop eip命令
正文部分
我们以下面这个程序来分析:
#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);
return 0;
}
在VS2013中,main函数也是被其他函数调用的,具体是:
main函数栈帧的创建
下面是反汇编代码:
我们已经知道,main函数是由其他函数调用的,在调用main函数前,已经为_tmainCRTStartup在栈区开辟了空间。
此时的情景:
进入main函数第一步:
进行压栈:
接着进行下一步操作:
将esp的值赋给ebp,因此ebp就移到了esp的位置,再将esp减一个八进制的数字0E4H,因此esp向上移动:
此时的情景变成了下图所示:
可以看出,esp和ebp已经在维护新的空间了,而这块空间就是为main函数开辟的
接下来是三个压栈的操作:
在压栈的同时,esp指针也会向上移动
接下来,将ebp+FFFFFF1CHF加载到edi里面,lea是加载的意思。
如果勾选上显示符号名,我们会惊奇的发现:
这步操作是将ebp-0E4H加载到edi里面,
接着进行下一步:
这几步的操作是:从edi开始向下的空间初始化为CCCCCCCC总共初始化ecx次,每次初始化8个字节;
到这里,为main函数栈帧的开辟就完成了
执行main函数内部代码
将变量a,b,c初始化:
这些步骤是在main函数栈帧中的存入变量a,b,c的值,并将其赋值。如果没有赋初始值,此时变量里的值仍是cccccccc,正好和”烫烫烫“的二进制编码一样,这就是为什么我们如果不初始化变量,可能在屏幕上输出”烫烫烫“的原因了。
Add函数栈帧的创建
前面4步执行的操作:
Add函数的执行
call 指令是要执行函数调用逻辑的,在执行call指令之前先会把call指令的下一条指令的地址进行压栈操作,这个操作是为了解决当函数调用结束后要回到call指令的下一条指令的地方,继续往后执行。
Add函数的汇编代码:
前面这几步和main函数的前几步执行过程相似,是为Add函数准备栈帧
上面代码执行完的结果:
创建临时变量z:
执行相加操作:
ebp+8就是10的地址,ebp+12就是20的地址:
相加后,将z的值放在eax这个寄存器中, 寄存器是不会被销毁的,因此,当z被销毁后,z的值仍然保存了下来。
当执行完Add函数是,就要释放内存给Add函数分配的内存空间。
这三步将edi,esi, ebx 出栈,同时esp也增加会向下移动。
将esp赋给ebp,同时这部分的空间也会还给操作系统。
返回值的带回方法:将eax中存放的z的值赋给ebp-20h
文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-493805.html
main函数的空间销毁和Add函数类似,就不过多赘述了。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-493805.html
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