函数帧栈的创建和销毁（一）

目录

什么是函数栈帧

理解函数栈帧能解决什么问题

函数栈帧的创建和销毁

什么是栈

认识相关寄存器和汇编指令

相关寄存器

相关汇编命令

esp和ebp?

解析函数栈帧的创建和销毁

学前补充

函数的调用堆栈 ?

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什么是函数栈帧

• 函数参数和函数返回值
• 临时变量（包括函数的非静态的局部变量以及编译器自动生产的其他临时变量）
• 保存上下文信息（包括在函数调用前后需要保持不变的寄存器）

理解函数栈帧能解决什么问题

1. 局部变量是如何创建的？
2. 为什么局部变量不初始化内容是随机的？
3. 函数调用时参数时如何传递的？传参的顺序是怎样的？
4. 函数的形参和实参分别是怎样实例化的？
5. 函数的返回值是如何带会的？

函数栈帧的创建和销毁

什么是栈

? ???????栈（stack）是现代计算机程序里最为重要的概念之一，几乎每一个程序都使用了栈，没有栈就没有函数，没有局部变量，也就没有我们如今看到的所有的计算机语言。

????????在经典的计算机科学中，栈被定义为一种特殊的容器，用户可以将数据压入栈中（入栈，push ），也可将已经压入栈中的数据弹出（出栈，pop ），但是栈这个容器必须遵守一条规则：先入栈的数据后出栈（First In Last Out ， FIFO ）。

????????就像叠成一叠的书，先叠上去的书在最下面，因此要最后才能取出。在计算机系统中，栈则是一个具有以上属性的动态内存区域。程序可以将数据压入栈中，也可以将数据从栈顶弹出。压栈操作使得栈增大，而弹出操作使得栈减小。 在经典的操作系统中，栈总是向下增长（由高地址向低地址）的。 在我们常见的i386 或者 x86-64 下，栈顶由成为 esp 的寄存器进行定位的。

认识相关寄存器和汇编指令

相关寄存器

eax ：通用寄存器，保留临时数据，常用于返回值

ebx ：通用寄存器，保留临时数据

ebp ：栈底寄存器

esp ：栈顶寄存器

eip ：指令寄存器，保存当前指令的下一条指令的地址

相关汇编命令

mov ：数据转移指令

push ：数据入栈，同时 esp 栈顶寄存器也要发生改变

pop ：数据弹出至指定位置，同时 esp 栈顶寄存器也要发生改变

sub ：减法命令

add ：加法命令

call ：函数调用， 1 . 压入返回地址 2. 转入目标函数

jump ：通过修改 eip ，转入目标函数，进行调用

ret ：恢复返回地址，压入 eip ，类似 pop eip 命令

esp和ebp寄存器

????????当函数调用发生时，栈上会为新的函数分配一块新的空间，这个空间通常被称为栈帧（stack frame）。在维护帧栈时，`ebp` 和 `esp` 寄存器通常会指向当前活动函数的栈帧底部和顶部。

????????对于第一个空间（即当前活动函数的栈帧），`ebp` 通常会指向该空间的底部地址。而 `esp` 则是指向该空间顶部地址之上一个位置。也就是说，在只有一个空间时，它们都指向同一位置。

????????当发生另一个函数调用并创建了新的栈帧后，旧的 `ebp` 的值将被保存到新创建的栈帧中，并且更新为指向新创建栈帧底部地址。此时，早期创建出来但尚未完成执行（即尚未返回）的那个函数所对应之前保留在堆上内存中已经存在了两份数据：一份是原始状态下保存着早期生成代码段信息、静态变量等数据；另外一份则是现场保护压入堆盏信息以及局部变量等数据。

因此，在这种情况下：

• 早期生成代码段、静态变量等仍然可以通过原始 `ebp+偏移量1/2/3...n*4字节大小(32位系统)` 的方式访问
• 新创建的栈帧中的局部变量等可以通过新 `ebp+偏移量1/2/3...n*4字节大小(32位系统)` 的方式访问

结论：ebp和 esp?寄存器在维护帧栈时会指向当前活动函数的栈帧底部和顶部

我们也可以将两个寄存器叫做栈顶指针和栈底指针

解析函数栈帧的创建和销毁

学前补充

3. 函数栈帧的创建和销毁过程，在不同的编译器上实现的方法大同小异

函数的调用堆栈 ?

#include <stdio.h>

int Add(int x, int y)
    {
        int z = 0;
        z = x + y;
        return z;
    }
int main()
{
    int a = 3;
    int b = 5;
    int ret = 0;
    ret = Add(a, b);
    printf("%d\n", ret);
    return 0;
}

????????打开调试窗口的调用堆栈，发现在右侧的监视窗口中出现了__taminCRTStartup()，它表示在执行main函数时调用了__taminCRTStartup()这个堆栈，这就证明main也是被调用的，它在__taminCRTStartup()函数中被调用，此外，在监视窗口中还有一个函数mainCRTStartup()，__taminCRTStartup函数是在该函数中被调用的：

结论：main函数也是被其它函数调用的，当调用main函数之前就已经申请调用了两块空间，在mian函数中调用Add函数时，又会在main函数空间的上层为Add函数开辟一块空间，此时原本用于维护main函数的esp、ebp寄存器就会去维护Add函数栈帧的顶部和底部

~over~