函数栈帧的创建和销毁（C语言）
- 前言
- 主体
前言
函数栈帧是一个非常重要的概念，是重点也是难点，当然涉及底层方面的知识都会很难，但是对我们理解函数的创建和运用有非常重要的作用。本篇博客的目的就是了解函数栈帧的创建和销毁过程，以及帮助我们细化下面几个问题：
- 局部变量的怎么创建？
- 局部变量的值不初始化为什么是随机值？
- 函数如何传参？
- 形参与实参是怎样的关系？
- 函数调用是怎样做的？
- 函数调用怎样返回？
所以这次的博客能看完读懂肯定收获满满。（采用C语言和VS2013编译器讲解）
主体
在学函数栈帧之前我们需要简单介绍一下栈的概念：栈是一种数据结构，特点就是先进后出，什么意思呢？举一个例子：我们将1，2，3分别先后入栈，那么拿出栈只能先出3，再出2，最后出1。学习函数栈帧我们需要着重介绍ebp和esp这两个寄存器，这两个寄存器中存放的是地址，这两个地址是用来维护函数栈帧的。我们举个例子：
#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
int z = 0;
z = x + y;
return z;
}
int main()
{
int a = 10;
int b = 20;
int c = 0;
c = Add(a, b);
printf("%d\n", c);
return 0;
}
刚进main（）函数时会为main（）函数开辟main（）函数栈帧，此时esp和ebp指针维护main（）函数栈帧，当main（）函数调用Add（）函数时，操作系统又会为Add（）函数开辟函数栈帧，此时esp和ebp指针又会维护Add（）函数栈帧。
了解完esp和ebp指针我们进入正题，代码还是采用上面的代码，其实在编译器VS2013中，main（）函数也是被调用的。在整个过程中是mainCRTStartup（）函数调用_tmainCRTStartup（）函数再然后__tmainCRTStartup（）调用main（）函数，main（）函数在调用Add（）函数也就是说栈空间应该是这样分配的。
细心的同学已经注意到了栈帧之间存在这空隙，这些空隙是用来干什么的呢？我们打开此代码的反汇编。
序号①~序号⑥都是为开辟main（）函数栈帧做准备，上面我们讲过调用main（）函数之前就开辟过了_tmainCRTStartup（）函数栈帧，而序号①代码的意思是将ebp压入栈，我们知道ebp栈底指针，存放的是地址，也就是将ebp的值存入栈中（esp永远指向栈顶）。如图：
序号②代码的意思是将esp的值赋值给ebp，也就是说ebp和esp的值相同，指向用一个位置。如图：
序号③代码的意思是：esp减去0E4H（H表示16进制），函数栈帧是从高地址到低地址使用的，从图上来看就是esp指针往上移动，而这时候的esp到ebp就是为main（）函数开辟的函数栈帧，如图：
序号④~⑥代码的意思是：将ebx、esi、edi压入栈中，esp（栈顶指针）也随之移动，如图：
完成了上面的操作，我们接下来再看反汇编代码：
红框框代码比较难以理解，简单来讲就是将为main（）函数开辟的函数栈帧空间全部赋值为cccccccc，也就是初始化操作，如图：
当一切准备就绪，可以说也就完成了main（）函数栈帧的所有准备工作，我们再看分汇编代码：
序号①~序号②分别代表着：在ebp-8的位置放入10（16进制0Ah），在ebp-14h的位置放入20（16进制14h），在ebp-20h的位置放入0，如图（左图：概念图，右图：内存图）：
接下来，我们再看反汇编代码：
序号①代码的意思是将ebp-14h地址的值放到eax中去，我们回头来看ebp-14h中存放的就是b的值（20），也就是将20赋值给eax；序号②代码的意思是将eax压入栈中，同理序号③和序号④也是将（10）放入ecx中，再将ecx压入栈中，这就是实参的传参和形参的创建。如图所示：
序号⑤中call指令是将下一条指令的地址（00C21450）压入栈中，如图所示：（至于为什么这么做，我们接着往下看）
接下来就是就是调用add（）函数
红框框中的代码就是为Add（）函数开辟栈帧，我们就不再赘述。如图：
序号①代码的意思就是将0放入ebp-8（z）的位置，序号②代码的意思就是将ebp+8中的内容（10），也就是形参x，和ebp+0Ch（ebp+12）中的内容（20），也就是形参y，相加得到30再放到eax中去，最后将eax的值赋值给ebp-8的位置（也就是z）。如图所示：
序号③中的代码意思是将ebp-8（z）中的值存放再eax寄存器中（为了返回z的值），这时候我们再看反汇编：
红框框中表示依次弹出edi，esi，ebx，代码①表示将ebp的值赋值给esp，也就是将Add（）内容释放掉，如图所示：
序号②代码表示弹出栈顶元素，并存放到ebp中，我们知道此时的栈顶存的是main（）函数栈帧底的地址，因此此时ebp就可以回到main（）函数的栈底，如图所示：
序号③中ret指令表示的是return并弹出栈顶，也就是返回到原来main（）函数执行的位置，而因为调用过Add（）函数，编译器并不知道main（）函数原来的执行到哪呢，此时的ret指令就是解决这个问题，此时栈顶就是下一条指令的地址（00C21450），这也回答了我们上面设下的悬念。如图所示：
这时我们再看反汇编代码：
序号①代码表示：esp的地址加上8，也就是说，esp往下移2个整型，即销毁形参x和y。序号②则表示将eax中的值（z传回来的30）传到ebp-20h中（c）如图所示：
红框框则表示调用了printf（）函数，当然也需要栈帧创建销毁返回等过程，最后就是main（）函数的销毁，原理与Add（）函数的销毁一样，这里也就不再赘述。那么有关函数栈帧的创建和销毁就全部讲解完了。
现在我们再回头看那几个问题：
- 局部变量的怎么创建？
- 局部变量的值不初始化为什么是随机值？
- 函数如何传参？
- 形参与实参是怎样的关系？
- 函数调用是怎样做的？
- 函数调用怎样返回？
这几个问题是不是都能够回答了。
局部变量的创建：首先我们为这个函数分配好栈帧空间，初始化一部分空间之后，在这栈帧空间给局部变量分配一定的空间。
局部变量不初始化是随机值：因为随机值是编译器放进去的（VS2013是cccccccc），如果初始化，就会把随机值覆盖掉。
函数如何传参：在没有调用函数的时候，就已经将两个参数放入栈中了，并且是从右向左压栈，并且可以通过esp指针的偏移量找回形参。
形参和实参的关系：形参是在压栈时开辟的空间，它和实参只是值是相同的，空间是独立的，形参是实参的一份临时拷贝，形参不会影响实参（只是数值上不会影响）。
函数调用与函数返回：上面也已经详细介绍了，主要要注意函数的返回，特别是call指令的作用。
如果看到这里，先给自己鼓个掌吧，这部分处于底层，非常的抽象，因此晦涩难懂，当然如果搞懂带来的好处也是非常大的，如果有什么问题，或者建议也非常希望留言告诉我，谢谢大家了！
