c語(yǔ)言函數(shù)棧幀的創(chuàng)建和銷毀過程詳解
1 相關(guān)知識(shí)介紹
1.1 寄存器
一般計(jì)算機(jī)內(nèi)
通用寄存器
包括eax,ebx,ecx,edx,esi,edi,esp,edp,其中esp,ebp
這兩個(gè)寄存器是用來(lái)存放地址的,這兩個(gè)地址就是用來(lái)維護(hù)函數(shù)棧幀的
1.2 函數(shù)棧幀概述
我們知道c語(yǔ)言中函數(shù)都是被調(diào)用的,main函數(shù)里面能調(diào)用其他函數(shù),其實(shí)main函數(shù)也是被別的函數(shù)調(diào)用的。main函數(shù)是在 _tmainCRTSartup 函數(shù)中被調(diào)用的,_tmainCRTSartup函數(shù)又是在mainCRTSartup函數(shù)中被調(diào)用。
每一次函數(shù)調(diào)用都是一個(gè)函數(shù)調(diào)用過程,這個(gè)過程要為函數(shù)開辟棧空間,用于本次函數(shù)的調(diào)用中臨時(shí)變量的保存、現(xiàn)場(chǎng)保護(hù),也叫函數(shù)棧幀。
棧幀也叫過程活動(dòng)記錄
,是編譯器用來(lái)實(shí)現(xiàn)過程/函數(shù)調(diào)用的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
push 壓棧:給棧頂放上一個(gè)元素
pop 出棧:從棧頂刪除一個(gè)元素
函數(shù)棧幀結(jié)構(gòu)如下:
其中esp為棧頂指針,ebp為棧底指針,他們共同來(lái)維護(hù)函數(shù)棧幀。
2 棧幀創(chuàng)建與銷毀過程
為了描述函數(shù)棧幀的創(chuàng)建和銷毀我們以一個(gè)簡(jiǎn)單程序?yàn)槔?/p>
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include <stdio.h> int add(int x, int y) { int z = 0; z = x + y; return z; } int main() { int a = 20; int b = 10; int c = 0; c = add(a, b); printf("%d\n", c); return 0; }
當(dāng)進(jìn)入main函數(shù)前,esp,ebp在如下位置
我們此時(shí)可以進(jìn)入調(diào)試模式然后進(jìn)入反匯編模式看下匯編代碼從而觀察main函數(shù)棧幀的創(chuàng)建
這里是將ebp壓棧
(用來(lái)記錄上一個(gè)ebp方便函數(shù)銷毀時(shí)找到上一個(gè)函數(shù)的位置)
,然后將esp的值傳給ebp,在將esp的內(nèi)容減去0E4h,從而為main函數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)棧幀,并且將ebx,sei,edi的值進(jìn)行壓棧。效果如下
這里是將ebp-0E4h的值加載到edi里面,然后將39h放到ecx寄存器里,再將0CCCCCCCCh放到eax寄存器里,最后將edi這個(gè)地址下面的39h個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的值全部置為CCCCCCCC.
這段匯編代碼時(shí)將14h賦值到ebp-8的空間里面,將0Ah賦值到ebp-14h的空間里面,將0賦值到ebp-20h的空間里面.
然后進(jìn)入c = add(a,b)語(yǔ)句,首先將ebp-14h的值放到eax寄存器中在將eax的值進(jìn)行壓棧操作,再將ebp-8的值放到ecx寄存器中在將ecx的值進(jìn)行壓棧操作。
下面圖片中綠色框里eax應(yīng)該是10,ecx是20,畫圖時(shí)寫反了實(shí)在是抱歉
這里是跳轉(zhuǎn)到add函數(shù),并將下一條語(yǔ)句的地址壓入棧內(nèi)
000E17C0 push ebp //記錄上一個(gè)ebp內(nèi)容 000E17C1 mov ebp,esp //將esp的值賦給ebp 000E17C3 sub esp,0CCh //將0CCh賦給esp,為add創(chuàng)建棧幀 000E17C9 push ebx 000E17CA push esi 000E17CB push edi 000E17CC lea edi,[ebp+FFFFFF34h] 000E17D2 mov ecx,33h 000E17D7 mov eax,0CCCCCCCCh 000E17DC rep stos dword ptr es:[edi] 000E17DE mov ecx,0EC003h //與前面類似 000E17E3 call 000E1307 //進(jìn)入add函數(shù) 7: int z = 0; 000E17E8 mov dword ptr [ebp-8],0 //將0賦給ebp-8的內(nèi)容 8: z = x + y; 000E17EF mov eax,dword ptr [ebp+8] //將a的值賦給eax寄存器 000E17F2 add eax,dword ptr [ebp+0Ch] //將b+a的值賦給eax 000E17F5 mov dword ptr [ebp-8],eax //將eax的值賦給ebp-8的內(nèi)容里面 9: return z; 000E17F8 mov eax,dword ptr [ebp-8] //將ebp-8的內(nèi)容里面賦給eax
至此add函數(shù)功能執(zhí)行完成,接下來(lái)開始返回,也就是進(jìn)行add函數(shù)棧幀銷毀
首先分別將edi,esi,ebx進(jìn)行出棧,然后將esp加上0CCh也就是回到ebp的位置,然后將ebp的值賦給esp,再將ebp進(jìn)行出棧操作(這樣就能回到原來(lái)的main函數(shù)的ebp位置從而將add的棧幀空間還給操作系統(tǒng))
后面是main函數(shù)的銷毀過程,流程和add銷毀一樣,這里就不在過多贅述。
到此這篇關(guān)于c語(yǔ)言函數(shù)棧幀的創(chuàng)建和銷毀的文章就介紹到這了,更多相關(guān)c語(yǔ)言函數(shù)棧幀內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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