【C语言】——函数栈帧的创建与销毁

简介: 【C语言】——函数栈帧的创建与销毁

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

  • 将代码转为反汇编

  • 打开监视、调用堆栈、内存方便观察

  • 转为反汇编

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

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。

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

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

执行下一条汇编代码:move ebp,esp

move——即将后面的值赋给前面

此时,将esp的地址赋予ebp,二者指向同一地址

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

此时,将寄存器esp向上移动228个字节

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

此时,将ebx,esi,edi三个寄存器的地址放入顶部

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

此时,处于栈区的edi记录了ebp-24h的地址

ebp-24h的地址为:0x0095FAEC

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

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。

下一条汇编代码:move eax,0CCCCCCCCh

将0CCCCCCCCh移动正在eax寄存器中

此时,将0CCCCCCCCh移动到寄存器中

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.

由于画图面积有限,画出初始化部分0CCCCCCCCh.

可以在内存窗口看见初始化部分。

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

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

此时,在栈区存储局部变量0Ah

通过地址可以查看到[ebp-8]这个地址的存储值

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

此时,在栈区存储局部变量014h

通过地址可以查看到[ebp-14h]这个地址的存储值

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

此时,在栈区存储局部变量0

通过地址可以查看到[ebp-20h]这个地址的存储值

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

此时,寄存器eax中保存[ebp-14h]中的值

下一条汇编代码:push eax

将寄存器eax的地址压栈

此次行动可以称为传参。

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

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

传参过程,即将[ebp-8]的保存的值传到寄存器ecx中

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

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

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

下一条汇编代码:mov ebp,esp

下一条汇编代码:sub esp,0CCh

下一条汇编代码: push ebx

下一条汇编代码: push esi

下一条汇编代码: push edi

下一条汇编代码: lea edi,[ebp-0Ch]

下一条汇编代码: mov ecx,3

下一条汇编代码: mov eax,0CCCCCCCCh

下一条汇编代码:rep stos dword ptr es:[edi]

下一条汇编代码:mov ecx,92C008h

下一条汇编代码: call 00921320

下一条汇编代码:mov dword ptr [ebp-8],0

下一条汇编代码:mov eax,dword ptr [ebp+8]

将[ebp+8]中存储的20放入寄存器中

下一条汇编代码:add eax,dword ptr [ebp+0Ch]

将俩个地址的值放在寄存器中相加

下一条汇编代码:dword ptr [ebp-8],eax

将寄存器eax中的数值放在[ebp-8]

下一条汇编代码:eax,dword ptr [ebp-8]

将z中的数值保存在寄存器中

下一条汇编代码:pop edi

pop——出栈,即从顶上拿出一个元素

edi被释放

下一条汇编代码:pop esi

esi被释放

下一条汇编代码:pop ebx

ebx被释放

下一条汇编代码:esp,0CCh

将维护函数的esp向栈底移动

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

下一条汇编代码:call 00461244

即跳转到下一个程序中。

下一条汇编代码:mov esp,ebp

释放add函数,将esp与ebp寄存器返回

下一条汇编代码:pop ebp

释放存放ebp的地址

下一条汇编代码:ret

ret——return,返回

下一条汇编代码:add esp,8

将esp向下移动8个字节,释放存放局部变量的地方

下一条汇编代码:mov dword ptr [ebp-20h],eax

将寄存器eax中存放的30放在[ebp-20h]地址中

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

那么俩个相同的值进行异或会?哈哈当然会变成0啊!

下面这些操作是释放main函数,main函数也是被调用的

  • 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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