C語言詳盡圖解函數(shù)棧幀的創(chuàng)建和銷毀實現(xiàn)
注:本文章所使用的編譯器是VS2010,由于不同編譯器的函數(shù)棧幀與銷毀略有差異,所以具體細節(jié)請讀者自行實踐!
常見寄存器
寄存器有:eax、ebx、ecx、edx、edi、esi、ebp、esp
其中 ebp 和 esp 是用來維護函數(shù)棧幀的,他們里面存放的是地址。
他們維護的是某個正在被調(diào)用的函數(shù)。通常我們又稱 ebp 為棧底指針,稱 esp 為棧頂指針
基本的匯編語言知識
push:壓棧
pop:出棧
mov:若有變量a,b,則把b的值賦給a
ret:返回主程序
call:調(diào)用子程序
add:相加
sub:相減
lea:裝入有效地址
具體實現(xiàn)
我們用一個簡單的例子來展示:
#include<stdio.h> int Add(int x,int y) { int z=0; z=x+y; return z; } int main() { int a=0; int b=20; int c=0; c=Add(a,b); printf("%d\n",c); return 0; }
注:每一個函數(shù)調(diào)用都會在棧區(qū)創(chuàng)建一個空間
我們在這里假設(shè)從下到上是高地址到低地址的方向
通過我們上述介紹的ebp和esp,我們把他們添加上去后的效果則為:
那么有一個問題:main函數(shù)是誰調(diào)用的?
為了解決這個問題,我們打開編譯器然后進行調(diào)試,打開調(diào)用堆棧功能
發(fā)現(xiàn)這里居然有兩個函數(shù),一個是 __tmainCRTStartup(),還有一個是mainCRTStartup()。通過頭文件的查找,發(fā)現(xiàn)了以下的關(guān)系:
main函數(shù)被__tmainCRTStartup()調(diào)用,而__tmainCRTStartup()被mainCRTStartup()調(diào)用。所以,我們在分配空間時,要為__tmainCRTStartup函數(shù)以及mainCRTStartup函數(shù)分配一塊空間。
接下來開始通過反匯編來觀察棧幀空間分配:
通過我們之前的了解,在開辟main之前先開辟了__tmainCRTStartup,所以我們來為其分配空間:
先來看前三步,分別是push:壓棧和mov:賦值和sub:減法
第一步把ebp放到了棧頂,然后在壓棧同時esp會自動向上追蹤棧頂,所以esp向上移動一個,第二步是將esp賦給ebp,所以ebp指針指向棧頂,第三步是esp指針的地址減少0E4h(八進制),所以esp指向了上面某一塊位置,然后將中間這塊空間騰出來讓給了main函數(shù),而開辟的大小取決于編譯器。
效果如下:
接下來push三次
接下來的四步:lea這步操作就是讓[ebp-0E4h]這個值放入edi內(nèi),然后通過觀察我們可以發(fā)現(xiàn),此時放入新值后的edi所指向的就是對應在進行push三個寄存器ebx、esi、edi操作前的esp的位置,然后將39h賦給ecx,0CCCCCCCCh賦給eax,然后第四步就是將edi地址向下的39h個dword中全部放入0CCCCCCCCh。
這些步驟就開辟了main函數(shù)!看接下來的代碼:
將10放到了ebp-8的位置,也就是ebp向上八個字節(jié)的位置,然后將20放到ebp-20的 位置,將0放到ebp-32的位置,如圖:
接下來是add函數(shù)的反匯編代碼:
這里把ebp-20也就是b的值放到了eax中,然后壓棧。接著把ebp-8也就是a 的值放到了ecx中,然后壓棧。
然后就是call就跳到了add這個函數(shù)的地址處去,注意,該處call后進行一個壓棧操作,將add后面一步的地址放在該棧位:
這種做法是為了調(diào)用完add后返回時需要找回原來的地址,所以需要在此處壓一個地址,以便add跳回時尋址,才能往下執(zhí)行。接下來才是add函數(shù)的內(nèi)容:
前幾步的操作是為了給add函數(shù)開辟空間,這和開辟main函數(shù)是一樣的,所以這里略過:
接下來就是將0賦給ebp-8的位置,然后把ebp+8也就是剛才傳參過來的x,放到eax里,然后把ebp+12就是形參y與eax相加,最后把eax放到ebp-8也就是z的位置:
最后看這個:
首先ebp-8也就是z放到eax,這樣子就防止銷毀add后數(shù)據(jù)也沒了。
然后就是edi、esi、ebx的pop,然后把esp移到ebp的位置,最后彈出ebp。
最后是ret。我們知道,當運行完call指令后會跳轉(zhuǎn)到下面的代碼繼續(xù)執(zhí)行,這個時候就可以知道當時存的call指令下一條指令地址的用處了,而ret就是讓其退出后執(zhí)行這一操作的代碼。
ret執(zhí)行完后會pop,于是esp又會+4,向下移動,如圖:
然后回到main函數(shù)
繼續(xù)執(zhí)行以下步驟將eax里面的值(就是之前算出的30),mov放入到[ebp-20h]的位置里(也就是放入c中)。
接下來程序運行完后就是main函數(shù)的銷毀,與之前Add函數(shù)銷毀步驟大致相同,就不再贅述了。
關(guān)于棧幀創(chuàng)建與銷毀的問答題
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