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C语言的函数调用过程（栈帧的创建与销毁）

2018-06-18 03:53:33来源：未知阅读 ()

从汇编的角度解析函数调用过程

看看下面这个简单函数的调用过程：

 1 int Add(int x,int y)
 2 {
 3     int sum = 0;
 4     sum = x + y;
 5     return sum;
 6 }
 7 
 8 int main ()
 9 {
10     int a = 10;
11     int b = 12;
12     int ret = 0;
13     ret = Add(a,b);
14     return 0;
15 }

今天主要用汇编代码去讲述这个过程，首先介绍几个寄存器和简单的汇编指令的意思。
先看几个函数调用过程涉及到的寄存器：
（1）esp：栈指针寄存器(extended stack pointer)，其内存放着一个指针，该指针永远指向系统栈最上面一个栈帧的栈顶。
（2）ebp：基址指针寄存器(extended base pointer)，其内存放着一个指针，该指针永远指向系统栈最上面一个栈帧的底部。
（3）eax 是”累加器”(accumulator), 它是很多加法乘法指令的缺省寄存器。
（4）ebx 是”基地址”(base)寄存器, 在内存寻址时存放基地址。
（5）ecx 是计数器(counter), 是重复(REP)前缀指令和LOOP指令的内定计数器。
（6）edx 则总是被用来放整数除法产生的余数。
（7）esi/edi分别叫做”源/目标索引寄存器”(source/destination index),因为在很多字符串操作指令中, DS:ESI指向源串,而ES:EDI指向目标串.
在32位平台上，ESP每次减少4字节。
再看几条简单的汇编指令：
mov ：数据传送指令，也是最基本的编程指令，用于将一个数据从源地址传送到目标地址（寄存器间的数据传送本质上也是一样的）
sub：减法指令
lea：取偏移地址
push：实现压入操作的指令是PUSH指令
pop：实现弹出操作的指令
call：用于保存当前指令的下一条指令并跳转到目标函数。
这些指令当然能看懂最好，可以让你很深刻的理解函数调用过程，不能看懂就只能通过我的描述去理解了。
进行分析之前，先来了解下内存地址空间的分布：

栈空间是向低地址增长的，主要是用来保存函数栈帧。栈空间的大小很有限，仅有区区几MB大小
汇编代码实现：
main函数汇编代码：

int main ()
{
011B26E0  push        ebp  
011B26E1  mov         ebp,esp 
011B26E3  sub         esp,0E4h 
011B26E9  push        ebx  
011B26EA  push        esi  
011B26EB  push        edi  
011B26EC  lea         edi,[ebp-0E4h] 
011B26F2  mov         ecx,39h 
011B26F7  mov         eax,0CCCCCCCCh 
011B26FC  rep stos    dword ptr es:[edi] 
    int a = 10;
011B26FE  mov         dword ptr [a],0Ah 
    int b = 12;
011B2705  mov         dword ptr [b],0Ch 
    int ret = 0;
011B270C  mov         dword ptr [ret],0 
    ret = Add(a,b);
011B2713  mov         eax,dword ptr [b] 
011B2716  push        eax  
011B2717  mov         ecx,dword ptr [a] 
011B271A  push        ecx  
011B271B  call        @ILT+640(_Add) (11B1285h) 
011B2720  add         esp,8 
011B2723  mov         dword ptr [ret],eax 
    return 0;
011B2726  xor         eax,eax 
}
011B2728  pop         edi  
011B2729  pop         esi  
011B272A  pop         ebx  
011B272B  add         esp,0E4h 
011B2731  cmp         ebp,esp 
011B2733  call        @ILT+450(__RTC_CheckEsp) (11B11C7h) 
011B2738  mov         esp,ebp 
011B273A  pop         ebp  
011B273B  ret

Add函数汇编代码：

int Add(int x,int y)
{
011B26A0  push        ebp  
011B26A1  mov         ebp,esp 
011B26A3  sub         esp,0CCh 
011B26A9  push        ebx  
011B26AA  push        esi  
011B26AB  push        edi  
011B26AC  lea         edi,[ebp-0CCh] 
011B26B2  mov         ecx,33h 
011B26B7  mov         eax,0CCCCCCCCh 
011B26BC  rep stos    dword ptr es:[edi] 
    int sum = 0;
011B26BE  mov         dword ptr [sum],0 
    sum = x + y;
011B26C5  mov         eax,dword ptr [x] 
011B26C8  add         eax,dword ptr [y] 
011B26CB  mov         dword ptr [sum],eax 
    return sum;
011B26CE  mov         eax,dword ptr [sum] 
}
011B26D1  pop         edi  
011B26D2  pop         esi  
011B26D3  pop         ebx  
011B26D4  mov         esp,ebp 
011B26D6  pop         ebp  
011B26D7  ret

下面图中详细描述了调用过程地址变化（此处所有地址是取自32位windows系统vs编辑器下的调试过程。）：

过程描述：
1、参数拷贝（参数实例化）。
2、保存当前指令的下一条指令，并跳转到被调函数。
这些操作均在main函数中进行。

接下来是调用Add函数并执行的一些操作，包括：
1、移动ebp、esp形成新的栈帧结构。
2、压栈（push）形成临时变量并执行相关操作。
3、return一个值。
这些操作在Add函数中进行。

被调函数完成相关操作后需返回到原函数中执行下一条指令，操作如下：
1、出栈（pop）。
2、回复main函数的栈帧结构。（pop ）
3、返回main函数
这些操作也在Add函数中进行。 至此，在main函数中调用Add函数的整个过程已经完成。
总结起来整个过程就三步：
1）根据调用的函数名找到函数入口；
2）在栈中审请调用函数中的参数及函数体内定义的变量的内存空间
3）函数执行完后，释放函数在栈中的审请的参数和变量的空间，最后返回值（如果有的话）
如果你学了微机原理，你会想到cpu中断处理过程，是的，函数调用过程和中断处理过程一模一样。

函数调用约定：
这里再补充一下各种调用规定的基本内容。
_stdcall调用约定

所有参数按照从右到左压入堆栈，由被调用的子程序清理堆栈

_cdecl调用约定（The C default calling convention，C调用规定）

参数也是从右到左压入堆栈，但由调用者清理堆栈。

_fastcall调用约定

顾名思义，_fastcall的目的主要是为了更快的调用函数。它主要依靠寄存器传递参数，剩下的参数依然按照从右到左的顺序压入堆栈，并由被调用的子程序清理堆栈。

本篇博文是按调用约定__stdcall 调用函数。

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