【计算机组成原理】函数栈帧

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【计算机组成原理】函数栈帧。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

目录

一、源代码理论分析

二、主函数的创建

三、c语言代码的汇编


注:不同编译器环境的函数栈帧存在一定差异,本文使用VS2019

一、源代码理论分析

源代码:

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);
    return 0;
}
  • 源代码的主函数和自定义函数运行时都会在栈上开辟空间,变量、参数也是存储在栈里
  • 函数的创建与销毁、变量的创建与销毁都依靠寄存器实现,寄存器的作用是存储数据或地址
  • 寄存器有eax、ebx、ecx ...... 和 ebp、esp,后两个寄存器指向当前函数的始末,前面的数个寄存器一般保存数据
  • 参数传递、临时变量存储是依靠寄存器完成
  • 在栈中,栈底是高地址,栈顶是低地址
  • main函数也是需要其他函数进行调用的,由编译器实现

二、主函数的创建

1. 逐步骤调试,打开反汇编窗口和监视窗口,查询ebp、esp

        这里可见ebp、esp是存在的,ebp指向0x0055f9a0,esp指向0x0055f984

        ebp的值大于esp,即ebp指向高地址(栈底),esp在低地址(栈顶)

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2. 逐步分析main函数创建反汇编代码

push ebp

push表示压栈,将ebp寄存器压入栈顶存储

执行之后可见esp的指向的地址发生改变,从0x0055f984变为0x0055f980,代表esp的地址减少了4字节,esp指向更低的地址

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mov ebp,esp

move表示移动,将esp的值移动到ebp中,也就是ebp指向esp指向的地址,即从栈底移到栈顶

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sub esp,0E4h

sub表示减法,指esp - 0E4h

0E4h是一个十六进制数,esp减去这个数之后指向更低地址的栈空间

esp指向的地址由0x0055f980变为0x0055f89c

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push ebx

push esi

push edi

连续三次压栈,ebx、esi、edi压入栈顶

esp的指向的地址改变,从0x0055f89c变到0x0055f890

打开内存监视窗口,查询esp的内存地址,可以看到ebx、esi、edi的被压入栈(小端存储),这几个寄存器的值具体是什么我们暂不关注

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lea edi,[ebp-24h]

lea 全名是 load effective address,加载有效地址

这行代码表示edi指向 [ebp-24h] 表示的地址,edi指向的地址为0x0055f95c

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mov ecx,9

mov eax,0CCCCCCCCh

将9这个值移入到ecx中,将0xCCCCCCCC这个值移动到eax中

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rep stos dword ptr es:[edi]

dword表示双字节,占4个字节

这行代码表示从 edi 指向的地址处(0x0055f95c),往高地址处(栈底)的9个双字节都写入0xCCCCCCCC,这里的9是ecx,0xCCCCCCCC是eax

经计算易得 0x0055f95c 到 ebp的地址 0x0055f980正好相差36,即36字节

打开内存监视进行查看地址0x0055f95c 到 0x0055f980 之间的值

edi最后指向edp指向的地址(main函数栈帧的起始地址)

接下来的 move 和 call 指令我们先暂不关注,call 指令是函数调用,并存储下一条指令的地址,部分编译器没有这两条语句或执行方式不同,这两行代码主要与主函数创建有关,代表主函数正是创建成功,接下来可以开始执行C语言代码

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三、c语言代码的汇编

1. int a = 10;

mov dword ptr [ebp-8],0Ah

将0Ah移入ebp - 8 的地址处,ebp - 8的地址就是main函数空间中距离ebp8个字节的地方

0Ah是十六进制数代表十进制数10

通过mov完成赋值

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2. int b = 20; int c = 0;

mov dword ptr [ebp-14h],14h

mov dword ptr [ebp-20h],0

同理,进行赋值

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3. c = Add(a, b);

mov eax,dword ptr [ebp-14h]

push eax

将 ebp - 14h处的值存入寄存器eax中并将eax压栈

这里也就是复制b的临时变量进行传参

mov ecx,dword ptr [ebp-8]

push ecx

同理,将ebp - 8处的值存入寄存器ecx中并将ecx压栈

这是复制a的临时变量进行传参

由此可见函数在传参的时候,是从右到左进行传参的

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4. 调用Add()函数

call 009711B3

将call指令的下一条指令的地址压栈保存,然后进入Add()函数体内

进入函数体内之后可观察到函数栈帧的创建和main函数栈帧的创建是一样的

函数栈帧创建完毕之后再开始执行C语言代码

int z = 0;

mov dword ptr [ebp-8],0

移动赋值

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5. 参数的运算

mov eax,dword ptr [ebp+8]

add eax,dword ptr [ebp+0Ch]

mov dword ptr [ebp-8],eax

由上图可得,ebp + 8的地址处是ecx,也就是a的临时变量10

将10移动赋值给eax,此处的eax是另一个寄存器,不再是main函数保存参数时压栈的eax寄存器

ebp + 0Ch的地址处是b的临时变量20,将10 与20 相加得 30,存入eax寄存器中

ebp + 8 和 ebp + 0Ch分别是参数x 和 y 的值

最后将eax的值移动赋值给ebp - 8的地址处,也就是z的值

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6. 返回值

return z;

mov eax,dword ptr [ebp-8]

将ebp - 8地址处的值赋值到eax寄存器中,也就是z的值

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红色框内的汇编代码代表了函数栈帧的销毁

pop edi

pop esi

pop ebx

add esp,0CCh

pop表示出栈,将元素弹出栈空间(销毁)

esp + 0CCh,代表esp指向更高地址的空间(指向ebp指向的地址,退出Add函数)

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cmp ebp,esp

call 00971235

mov esp,ebp

这几条指令不关注,最后是将ebp的值给esp,也就是回收Add函数的栈帧空间

pop ebp

ebp出栈,之前Add函数栈帧创建的时候,最开始的那个push ebp 指令是将上一个ebp的地址压栈存储了,此时pop ebp,ebp将回到上一个ebp指向的地址

ret

ret是回到call指令下一条指令的地址,之前call的时候将call指令的下一条指令的地址也是进行了存储了的,也就是重新回到了主函数,并从call指令的下一条指令的位置继续执行

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7. 变量得到返回值

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add esp,8

mov dword ptr [ebp-20h],eax

esp + 8 ,代表回收参数的栈空间

将eax的值赋给 ebp - 20h 处,eax存储的是返回值z

加法函数调用结束,加法运算完成

之后的若主函数还有代码则继续执行,若没有代码了则回收主函数栈帧文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-619833.html

到了这里,关于【计算机组成原理】函数栈帧的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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