十、函数栈帧的创建和销毁

news2024/9/20 1:21:33

前期学习的时候我们可能会有很多困惑,如:

(1)局部变量的值是随机值?

(2)为什么局部变量的值是随机值?

(3)函数是怎么传参的?传参的顺序是怎样的?

(4)形参和实参是什么关系?

(5)函数调用是怎么做的?

(6)函数调用结束后是怎么返回的?

我们接下来使用VS2013的环境,因为编译器越高级,函数栈帧的过程和封装会更不容易去观察,同时在不同的编译器下,函数调用过程中栈帧的创建是略有差异的,具体细节取决于编译器的实现。

寄存器

函数栈帧

ebp,esp这2个寄存器中存放的是地址,这2个地址是用来维护函数栈帧的。

每一个函数调用,都要在栈区创建一个空间。

使用调用堆栈可以看到main函数被调用了,但是有一个比较困惑的点,main函数被谁调用了?

等程序走完可以发现--tmainCRTStartup函数调用了main函数。

--tmainCRTStartup( )函数调用main函数

mainCRTStartup( )函数调用--tmainCRTStartup( )函数

每次main函数都有return0,这个返回值返回到了mainret中去了。

在VS2013中main函数也是被其他函数调用的

--tmainCRTStartup( )

mainCRTStartup( )

打开反汇编我们可以看到这个程序的汇编代码,方便接下来的理解分析。

等类似的汇编代码。

接下来我们按照顺序来依次分析

push  ebp 就是把ebp的值放到栈顶上面(压栈)

mov        ebp,esp

这一步就是把esp的值赋给ebp

sub        esp,0E4h

这一步就是esp - 0E4h(8进制数字,十进制为228)

push        ebx

push        esi

push        edi

这三个push就是分别把ebx、esi、edi压栈。

lea        edi,[ebp-24h]

这个意思是把[ebp-24h]的地址放到edi里

mov        ecx,9

把9的数据放到ecx中

mov        eax,0CCCCCCCCh

把0CCCCCCCCh的数据放到eax中

rep  stos        dword ptr es:[edi]

把从edi开始向下39h次这么多的双字节的数据空间全部都改成eax这样0CCCCCCCCh的内容。

这里强调一下:

压栈:就是在栈顶放一个数据进去(push)

出栈:就是在栈顶拿走一个数据(pop)

int a = 10;

mov        dword  ptr [ebp-8],0Ah

0A就是10就是把10放到 [ebp-8]的位置。

int b = 20;

mov        dword  ptr  [ebp-14h],14h

把20放到[ebp-14]的位置上

int c = 0;

mov        dword ptr [ebp-20h]

把0放到[edp-20h]的位置上。

c = Add(a,b);

mov        eax,dword  ptr [edp-14h]

把[edp-14]这个位置上的值放到eax中去。

push        eax

eax压栈

mov        ecx , dword ptr [edp-8]

把[edp-8]位置上的值放到ecx中去

push        ecx

ecx压栈

当遇见call时我们使用F11进入Add函数中

在进入Add函数之前我们发现

call后面有这样一串编码,栈区情况如下:

这个编码是call指令的下一条指令的地址。

进入Add函数

push        edp

edp压栈。

这里注意edp压栈,这里存放的数据是edp指针指向的main函数栈底的地址。

mov        edp,esp 

把esp位置的值赋给edp,此时edp指针指向esp指针指向的位置。

sub        esp,0CCh

就是[esp-0CCh]

我们来看这个过程

mov        ebp,esp

sub        esp,0CCh

这个过程中先把esp的值赋给ebp,使ebp上移至当前esp指向的位置,然后将esp减去0CCh这个值使得esp向小地址移动。

我们可以发现这个过程前面为main函数创建函数栈帧的过程很像,其实这个过程就是在为Add函数创建函数栈帧。

push        ebx

push        esi

push        edi

这三步操作分别将ebx、esi、edi压栈。

lea          edi,[edp-0Ch]

mov        ecx,33h

mov        eax,0CCCCCCCCCCh

rep          dword ptr es:[edi]

这几步指令执行的是一下操作(前面有说过类似的指令,这里就不再重复了)

这里我们来看一下之前创建Add函数的代码:

int Add(int x,int y)
{
int z = 0;
z = x + y;
return z;
}

int z = 0;

mov        dword ptr [edp-8],0

把0放到[edp-8]的位置

z = x + y;

mov        eax,dword ptr [ebp - 8]

这个里面放的10

把[ebp + 8]里面放的值赋给eax

add        eax,dword ptr [ebp + 0Ch]

这个里面放的20

把[ebp + 0Ch]里面放的值加到eax里,这时eax里面放的值为30

mov        dword ptr [edp - 8],eax

把eax里的值放到[ebp - 8]中去

这一步结束后我们回想一下:

在创建Add函数中根本就没有创建形参,而是在main函数中将x、y的值压栈压出来然后在创建Add后引用了压栈压出来的值,并且Add(int x,int y)中先y后x从右到左。

return z;

mov        eax,dword ptr [ebp - 8]

把[ebp - 8]里的值放到eax中去,eax是一个寄存器,在程序退出后eax寄存器会销毁。

pop        edi 一次pop esp会加加,并且弹出栈顶

把esp所在的栈顶弹出换成edi然后esp加加指向地址高的地方,后面几步pop操作同理

pop        esi

pop        ebx

mov        esp,ebp

把ebp中的值赋给esp

执行完此步骤后:

pop        ebp

把栈顶上的东西弹掉,并把栈顶中存放的数据赋值给ebp,由于在前面创建main函数时ebp在main函数的栈底,ebp压栈时将ebp当时的值压到这里的,所以ebp赋到这个值后会回到main函数的栈底。

ret

将程序从子程序中返回到003710B9这个程序,同时esp加加

这时就回到了call指令

call

add        esp,8

esp加8

mov        dword ptr [edp - 20h],eax

把eax中的值 (出Add函数返回的z的值) 放到[ebp - 20h]中去。


如此我们可以回答下列问题:

局部变量是怎么创建的?

首先函数分配好栈帧空间,然后在函数的栈帧空间中给局部变量分配一部分空间。

为什么局部变量的值时随机值?

因为随机值是我们放进去的CCCCCCCCC,给局部变量赋值后才会见这个随机值覆盖。

函数是怎么传参的?传参的顺序是怎样的?

当要去调用函数之前,就已经用push将参数从右到左压栈,真正进入要调用的函数中通过指针的偏移量找到形参

形参和实参是什么关系?

形参确实是在压栈时开辟的空间和实参在值上是相同的单实参是独立的,所以形参是实参的一份临时拷贝,改变形参不会改变实参。

感谢各位大佬的观看!!!

歪比巴卜

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