【C语言】——函数栈帧的创建与销毁

news2024/11/25 12:49:05

函数栈帧的创建与销毁

本文主要讲解了函数调用过程中其栈帧的创建与销毁，内容干货较多，希望大家认真品味。

使用C语言进行函数调用时，是否会有很多疑问：
1.局部变量是如何创建的？
2.局部变量在未初始化的情况下，其值为什么会是随机值？
3.函数是如何进行传参的？
4.函数在传参的过程中顺序是怎样的？
5.形参和实参是什么关系？
6.函数调用是如何实现的？
7.函数在调用结束后如何返回的？

这些问题应该都困扰大家许久，本文应该会给大家提供些许思路！

在进行讲解之前，大家应该都会了解C语言的一个关键字register——寄存器: 【关键字】——register在C语言中的使用，寄存器中有eax,ebx,ecx,edx,ebp,esp等。

在函数栈帧中会存在ebp,esp俩个寄存器,这俩个寄存器中存放的是地址，这俩个地址是用来维护函数栈帧的。

每一次的函数调用都会在栈区开创一个空间（包括main函数）。

#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);

	return 0;
}

在这里我们使用vs2022来观察函数栈帧的创建与销毁。

同时，本次调试的环境是X86环境

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  • 将代码转为反汇编

在这里插入图片描述

  • 打开监视、调用堆栈、内存方便观察

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  • 转为反汇编

在这里插入图片描述

在函数调用开始前，我们应该了解到main函数也是被其他函数调用的，这点在vs2022中没有体现

在这里插入图片描述

main函数是被__mainCRTStartup函数调用的，__mainCRTStartup函数是被mainCRTStartup函数调用的。

esp与ebp俩个寄存器是用来维护函数栈帧的俩个寄存器。

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首先执行第一条汇编代码：push ebp

push——压栈，即从栈顶存放一个数据
pop——出栈，即从栈顶拿出一个数据

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此时，将epb的地址存放在__mainCRTStartup函数顶部，移动寄存器esp

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执行下一条汇编代码：move ebp,esp

move——即将后面的值赋给前面

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此时，将esp的地址赋予ebp，二者指向同一地址

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下一个汇编代码：sub sep,0E4h

sub——即submit，将前面的数据减去后面数据
0E4h——E4个字节，即228个字节

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此时，将寄存器esp向上移动228个字节

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下面三条汇编代码：
push ebx
push esi
push edi
即将ebx,esi,edi三个寄存器压栈

在这里插入图片描述

此时，将ebx,esi,edi三个寄存器的地址放入顶部

在这里插入图片描述

下面一条汇编代码：lea edi,[ebp-24h]
lea——load effective address即加载有效地址
将[ebp-24h]的地址加载到edi寄存器上

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此时，处于栈区的edi记录了ebp-24h的地址
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ebp-24h的地址为：0x0095FAEC

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下面一条汇编代码：mov ecx,9
move——将后面的值赋给前面，即将9保存在寄存器ecx中

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该寄存器的地址未保存在栈，这里阐述一下，将寄存器压栈，即保存寄存器的地址，然后改变寄存器内部数据是不影响寄存器在栈地址的保存的，如果了解指针的话，对这里的认知应该会更加清晰的。

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下一条汇编代码：move eax,0CCCCCCCCh
将0CCCCCCCCh移动正在eax寄存器中

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此时，将0CCCCCCCCh移动到寄存器中

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下一条汇编代码：rep stos dword ptr es:[edi]
rep——repeat重复操作
stos——store string 存储字符串
rep stos——重复存储字符串操作
dword——double word双字，即四个字节
ptr——pointer指针
即用指针找到edi上存储的[ebp-24h]，将[ebp-24h]下面的9个dword，即9个四个字节的数字初始化为0CCCCCCCCh.

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由于画图面积有限，画出初始化部分0CCCCCCCCh.

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可以在内存窗口看见初始化部分。

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下一条汇编代码：call 00CA1320
call——跳转到子程序的地址
此时，表明已经创建好一个函数，即main函数已经创建完成，通过call一个地址，进入此函数中

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下一条汇编代码：mov dword ptr [ebp-8],0Ah
0Ah——转为十进制为10
通过一个指针找到[ebp-8]的地址，将0Ah的值放入该地址

在这里插入图片描述

此时，在栈区存储局部变量0Ah

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通过地址可以查看到[ebp-8]这个地址的存储值

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下一条汇编代码：mov dword ptr [ebp-14h],14h
14h——转为十进制为20
通过一个指针找到[ebp-14h]的地址，将14h的值放入该地址

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此时，在栈区存储局部变量014h

在这里插入图片描述
通过地址可以查看到[ebp-14h]这个地址的存储值

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下一条汇编代码：mov dword ptr [ebp-20h],0
通过一个指针找到[ebp-20h]的地址，将0的值放入该地址

在这里插入图片描述
此时，在栈区存储局部变量0

在这里插入图片描述

通过地址可以查看到[ebp-20h]这个地址的存储值

在这里插入图片描述

下一条汇编代码：mov eax,dword ptr [ebp-14h]
将[ebp-14h]这个地址保存的【值】保存在eax寄存器中

在这里插入图片描述

此时，寄存器eax中保存[ebp-14h]中的值

在这里插入图片描述
下一条汇编代码：push eax
将寄存器eax的地址压栈

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此次行动可以称为传参。

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可以通过监视器观察到，寄存器中存的是20这个值，而非地址

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下面俩条代码是同样的操作：
mov ecx,dword ptr[ebp-8]
push ecx
将[ebp-8]这个地址里的值保存在ecx寄存器中,利用寄存器将值压栈

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传参过程，即将[ebp-8]的保存的值传到寄存器ecx中

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可以通过监视器观察到，寄存器中存的是10这个值，而非地址

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下一条汇编代码：call 00921023
即跳转到子程序中，此时点击F11，进入add函数内部

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接下来的操作，是创建函数过程，与创建main函数过程相同，本人使用图例演示。

下一条汇编代码：push ebp
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下一条汇编代码：mov ebp,esp

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下一条汇编代码：sub esp,0CCh

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下一条汇编代码： push ebx

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下一条汇编代码： push esi

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下一条汇编代码： push edi

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下一条汇编代码： lea edi,[ebp-0Ch]

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下一条汇编代码： mov ecx,3

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下一条汇编代码： mov eax,0CCCCCCCCh

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下一条汇编代码：rep stos dword ptr es:[edi]

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下一条汇编代码：mov ecx,92C008h

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下一条汇编代码： call 00921320

在这里插入图片描述

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下一条汇编代码：mov dword ptr [ebp-8],0

在这里插入图片描述

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下一条汇编代码：mov eax,dword ptr [ebp+8]

在这里插入图片描述

将[ebp+8]中存储的20放入寄存器中

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下一条汇编代码：add eax,dword ptr [ebp+0Ch]

在这里插入图片描述

将俩个地址的值放在寄存器中相加

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下一条汇编代码：dword ptr [ebp-8],eax

在这里插入图片描述
将寄存器eax中的数值放在[ebp-8]

在这里插入图片描述

下一条汇编代码：eax,dword ptr [ebp-8]

在这里插入图片描述

将z中的数值保存在寄存器中

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下一条汇编代码：pop edi
pop——出栈，即从顶上拿出一个元素

在这里插入图片描述
edi被释放

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下一条汇编代码：pop esi

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esi被释放

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下一条汇编代码：pop ebx

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ebx被释放

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下一条汇编代码：esp,0CCh

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将维护函数的esp向栈底移动
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下一条汇编代码：cmp ebp,esp

cmp——compare比较，功能相当与减法指令，但不保存结果

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下一条汇编代码：call 00461244
即跳转到下一个程序中。

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下一条汇编代码：mov esp,ebp

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释放add函数，将esp与ebp寄存器返回

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下一条汇编代码：pop ebp

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释放存放ebp的地址

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下一条汇编代码：ret

ret——return，返回

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下一条汇编代码：add esp,8

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将esp向下移动8个字节，释放存放局部变量的地方

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下一条汇编代码：mov dword ptr [ebp-20h],eax

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将寄存器eax中存放的30放在[ebp-20h]地址中

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下一条汇编代码：xor eax,eax
xor——XOR指令进行按位逻辑异或操作，将结果存放在目标操作数中1。它可以将一个寄存器的值和一个常量进行异或操作，结果会存储到原寄存器中2。
大家还记得异或操作符吗？——相同为0，相异为1

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那么俩个相同的值进行异或会?哈哈当然会变成0啊！

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下面这些操作是释放main函数，main函数也是被调用的

在这里插入图片描述

  • 今天的内容就到这里啦！希望大家可以提出建议！！！让我多多学习！！

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