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C語言函數(shù)棧幀的創(chuàng)建和銷毀詳解

更新時(shí)間：2022年02月15日 17:17:56 作者：朱澤博

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C語言函數(shù)棧幀的創(chuàng)建和銷毀，文中示例代碼介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下，希望能夠給你帶來幫助

寫在前面

我們知道，每一次函數(shù)調(diào)用都需要在棧區(qū)上為其開辟一塊空間，這塊空間就叫做這個(gè)函數(shù)的棧幀。

而棧是從高地址向低地址延伸的。每個(gè)函數(shù)的每次調(diào)用，都有它自己獨(dú)立的一個(gè)棧幀，這個(gè)棧幀中維持著所需要的各種信息。寄存器ebp指向當(dāng)前的棧幀的底部（高地址），寄存器esp指向當(dāng)前的棧幀的頂部（低地址）。

這樣我們就了解了寄存器ebp和寄存器esp中存放的是地址，這兩個(gè)地址是用來維護(hù)函數(shù)棧幀的。比如：調(diào)用main函數(shù)，我們?yōu)閙ain函數(shù)分配棧幀空間，那么棧幀維護(hù)如下：

在這里插入圖片描述

下面我們通過一段代碼分析一下，函數(shù)棧幀創(chuàng)建和銷毀的過程：（棧幀這部分內(nèi)容在不同的編譯器上實(shí)現(xiàn)存在差異，但是思想大致都是一致的。本文是在vs2013編譯器下實(shí)現(xiàn)的。）

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
	int z = 0;
	z = x + y;
	return z;
}
int main(void)
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int ret = 0;
	ret = Add(a, b);//計(jì)算a+b
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

我們?cè)谡{(diào)試過程打開調(diào)用堆棧

在這里插入圖片描述

可以看出，main函數(shù)是在__tmainCRTStartup函數(shù)內(nèi)部被調(diào)用的，而__tmainCRTStartup函數(shù)又是在mainCRTStartup函數(shù)內(nèi)部調(diào)用的。

為了能更加清楚的看到棧幀創(chuàng)建和銷毀的過程，我們轉(zhuǎn)到上面代碼對(duì)應(yīng)的反匯編代碼：

int main(void)
{
009D3F40  push        ebp  //將edp壓入棧幀
009D3F41  mov         ebp,esp  //將esp的值賦給edp
009D3F43  sub         esp,0E4h  //esp-0E4h
009D3F49  push        ebx  
009D3F4A  push        esi  
009D3F4B  push        edi  
009D3F4C  lea         edi,[ebp+FFFFFF1Ch]  
009D3F52  mov         ecx,39h  
009D3F57  mov         eax,0CCCCCCCCh  
009D3F5C  rep stos    dword ptr es:[edi]  
	int a = 10;
009D3F5E  mov         dword ptr [ebp-8],0Ah  
	int b = 20;
009D3F65  mov         dword ptr [ebp-14h],14h  
	int ret = 0;
009D3F6C  mov         dword ptr [ebp-20h],0  
	ret = Add(a, b);//計(jì)算a+b
009D3F73  mov         eax,dword ptr [ebp-14h]  
009D3F76  push        eax  
009D3F77  mov         ecx,dword ptr [ebp-8]  
009D3F7A  push        ecx  
009D3F7B  call        009D11F9  
009D3F80  add         esp,8  
009D3F83  mov         dword ptr [ebp-20h],eax  
	printf("%d\n", ret);
009D3F86  mov         esi,esp  
009D3F88  mov         eax,dword ptr [ebp-20h]  
009D3F8B  push        eax  
009D3F8C  push        9D5860h  
009D3F91  call        dword ptr ds:[009D9118h]  
009D3F97  add         esp,8  
009D3F9A  cmp         esi,esp  
009D3F9C  call        009D1140  
	return 0;
009D3FA1  xor         eax,eax  
}
009D3FA3  pop         edi  
009D3FA4  pop         esi  
009D3FA5  pop         ebx  
009D3FA6  add         esp,0E4h  
009D3FAC  cmp         ebp,esp  
009D3FAE  call        009D1140  
009D3FB3  mov         esp,ebp  
009D3FB5  pop         ebp  
009D3FB6  ret

main函數(shù)的調(diào)用 main函數(shù)棧幀的創(chuàng)建

經(jīng)過剛才我們的理解，在準(zhǔn)備調(diào)用main函數(shù)的時(shí)候，調(diào)用main函數(shù)的那個(gè)函數(shù)的棧幀已經(jīng)開辟好了。

在這里插入圖片描述

然后將ebp壓入棧幀，保存了指向棧底的ebp的地址，而此時(shí)esp指向新的棧頂位置；接著將esp的值賦給了ebp，產(chǎn)生了新的ebp；用esp減去一個(gè)16進(jìn)制數(shù)0E4H（這里就是為main函數(shù)預(yù)開辟空間）。緊接著三個(gè)壓棧指令，分別將ebx,esi,edi,壓入棧幀。加載完有效地址以后，將為main函數(shù)預(yù)開辟空間全部初始化為0xCCCCCCCC。最后創(chuàng)建了三個(gè)局部變量a,b,ret并進(jìn)行了初始化。

Add函數(shù)的調(diào)用

函數(shù)傳參

在這里插入圖片描述

將b的值存入寄存器eax中,再將eax壓入棧中；將a的值存入寄存器ecx中,再將將ecx壓入棧中；這里看出參數(shù)是從右向左傳遞的。緊接著執(zhí)行call指令，這里就是調(diào)用Add函數(shù)，同時(shí)將call指令的下一條指令的地址壓入棧中，然后執(zhí)行call指令的時(shí)候按F11 ，就進(jìn)入了Add函數(shù)內(nèi)部。

Add函數(shù)棧幀的創(chuàng)建

在這里插入圖片描述

首先將main()函數(shù)的ebp壓入棧，保存指向main()函數(shù)棧幀底部的ebp的地址，此時(shí)esp指向新的棧頂位置；將esp的值賦給ebp，產(chǎn)生新的ebp，即Add()函數(shù)棧幀的ebp；給esp減去一個(gè)16進(jìn)制數(shù)0E4H，這里是為Add()函數(shù)預(yù)開辟空間；緊接著三個(gè)壓棧指令，分別將ebx,esi,edi,壓入棧幀。加載完有效地址以后，將為Add函數(shù)預(yù)開辟空間全部初始化0xCCCCCCCC。在緊接著創(chuàng)建了變量z,將形參的a和b相加的結(jié)果存儲(chǔ)到z中；最后將結(jié)果存儲(chǔ)到eax寄存器中，通過寄存器帶回了函數(shù)的返回值。

Add函數(shù)棧幀的銷毀

在這里插入圖片描述

edi、esi、ebx依次出棧,esp 會(huì)向下移動(dòng)；然后將ebp的值賦給esp，使esp指向ebp指向的地方；接著ebp 出棧，同時(shí)將出棧的內(nèi)容給ebp，此時(shí)ebp又指向了main函數(shù)棧幀的底部，最后執(zhí)行ret 指令，表示出棧一次，并跳轉(zhuǎn)到出棧的內(nèi)容的地址處，也就是call指令的下一條指令處。