詳細(xì)理解函C語(yǔ)言的函數(shù)棧幀
一、函數(shù)棧幀的創(chuàng)建
1.寄存器
一般來(lái)說(shuō),計(jì)算機(jī)中的寄存器有六種
分別是:eax
, ebx
, ecx
,edx
,ebp
,esp
而ebp,esp這兩個(gè)寄存器中存放的是地址,與此同時(shí),這兩個(gè)地址是來(lái)維護(hù)函數(shù)棧幀的。
2.函數(shù)棧幀
每一個(gè)函數(shù)的調(diào)用,都需要在棧區(qū)為其開(kāi)辟一個(gè)空間,這塊為其開(kāi)辟的空間就是函數(shù)棧幀。
ebp
:棧底指針
esp
:棧頂指針
對(duì)于棧這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一共有兩種棧操作
1.pop 出棧
2. push 壓棧
如上圖所示,當(dāng)main函數(shù)創(chuàng)建是便是會(huì)為其開(kāi)辟函數(shù)棧幀,而其函數(shù)棧幀的地址范圍則由棧頂指針:esp,棧底指針:ebp來(lái)標(biāo)識(shí)。同時(shí),ebp和esp所指示的位置會(huì)隨著函數(shù)棧幀的創(chuàng)建和銷毀而不斷的發(fā)生改變。
需要明白的是,在VS編譯器中,main函數(shù)也是由其他函數(shù)調(diào)用的
在main函數(shù)的棧幀創(chuàng)建完成之后呢,就會(huì)用一個(gè)特定值將函數(shù)棧幀內(nèi)的空間覆蓋,這個(gè)特定值就是0xcccccccc(十六進(jìn)制表示)。
相信大家在跑代碼的時(shí)候都遇到過(guò)打印好多“燙燙燙燙燙燙燙燙燙”的情況,這其實(shí)是訪問(wèn)的內(nèi)存越界了,而錯(cuò)誤訪問(wèn)的內(nèi)存中存放的正好就是上面那個(gè)特定值。
函數(shù)棧幀創(chuàng)建好以后,在函數(shù)中創(chuàng)建的變量便可以存放在函數(shù)棧幀中了。
3.函數(shù)中調(diào)用函數(shù)
1.如果調(diào)用的函數(shù)有參數(shù)的話,先要將參數(shù)壓棧,這里的參數(shù)是實(shí)參的一份臨時(shí)拷貝。
2.同時(shí)將調(diào)用函數(shù)結(jié)束之后的下一步操作的地址壓棧。(根據(jù)這個(gè)地址,我們們就可以在內(nèi)存中找到相應(yīng)的操作)
3.將調(diào)用之前的函數(shù)棧幀對(duì)應(yīng)的ebp地址壓棧,這是為了方便我們?cè)诤瘮?shù)調(diào)用結(jié)束之后找到對(duì)應(yīng)的函數(shù)棧幀的地址。
4.再次執(zhí)行函數(shù)棧幀的創(chuàng)建操作。
函數(shù)形參并不是在函數(shù)棧幀中創(chuàng)建的,而是在函數(shù)棧幀創(chuàng)建之前就已經(jīng)在棧中創(chuàng)建了(對(duì)應(yīng)第一步),當(dāng)要使用時(shí),就可以從相應(yīng)位置找到。
5.函數(shù)的返回值會(huì)存在一個(gè)寄存器中(當(dāng)函數(shù)棧幀釋放后,返回值不會(huì)隨之消失)。
二、函數(shù)棧幀的銷毀
1.將一些函數(shù)調(diào)用中使用的寄存器彈出棧。
2.修改相應(yīng)的ebp,esp的值,使其還原為函數(shù)調(diào)用前所指向的位置。具體為:出棧操作后,esp將指向當(dāng)前ebp所指向的位置,之后彈出棧中所存儲(chǔ)的ebp的地址,讓ebp也指向正確的位置。這也是為何要在函數(shù)調(diào)用之前存儲(chǔ)當(dāng)前ebp的地址。同時(shí),因?yàn)槌鰲2僮鳎琫sp的位置也相應(yīng)的發(fā)生改變。
3.此時(shí)的棧頂元素對(duì)應(yīng)的是函數(shù)調(diào)用之后的下一條指令的地址(在調(diào)用函數(shù)之前我們就將其壓棧了),根據(jù)地址我們就可以執(zhí)行相應(yīng)的操作。之后出棧,變更esp地址。
4.執(zhí)行完第三步操作后,esp所指向的地址發(fā)生改變。同時(shí)釋放形參的空間,函數(shù)也相應(yīng)的結(jié)束了。
總結(jié)
這是函數(shù)棧幀的創(chuàng)建和銷毀,這里只是簡(jiǎn)單的介紹,如果要理解的更透徹的話,可以查看匯編的代碼
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