c语言函数栈帧的创建和销毁过程详解

Adonia ·

更新时间:2024-11-14

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1 相关知识介绍

1.1 寄存器

1.2 函数栈帧概述

2 栈帧创建与销毁过程

1 相关知识介绍 1.1 寄存器

一般计算机内通用寄存器包括eax，ebx，ecx，edx，esi，edi，esp，edp，其中esp，ebp这两个寄存器是用来存放地址的，这两个地址就是用来维护函数栈帧的

1.2 函数栈帧概述

我们知道c语言中函数都是被调用的，main函数里面能调用其他函数，其实main函数也是被别的函数调用的。main函数是在 _tmainCRTSartup 函数中被调用的，_tmainCRTSartup函数又是在mainCRTSartup函数中被调用。
每一次函数调用都是一个函数调用过程，这个过程要为函数开辟栈空间，用于本次函数的调用中临时变量的保存、现场保护，也叫函数栈帧。栈帧也叫过程活动记录，是编译器用来实现过程/函数调用的一种数据结构。

push 压栈：给栈顶放上一个元素
pop 出栈：从栈顶删除一个元素

函数栈帧结构如下：
其中esp为栈顶指针，ebp为栈底指针，他们共同来维护函数栈帧。

2 栈帧创建与销毁过程

为了描述函数栈帧的创建和销毁我们以一个简单程序为例


#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int add(int x, int y)
{
int z = 0;
z = x + y;
return z;
}
int main()
{
int a = 20;
int b = 10;
int c = 0;
c = add(a, b);
printf("%d\n", c);
return 0;
}

当进入main函数前，esp，ebp在如下位置

我们此时可以进入调试模式然后进入反汇编模式看下汇编代码从而观察main函数栈帧的创建

这里是将ebp压栈（用来记录上一个ebp方便函数销毁时找到上一个函数的位置），然后将esp的值传给ebp，在将esp的内容减去0E4h，从而为main函数创建了一个栈帧，并且将ebx，sei，edi的值进行压栈。效果如下

这里是将ebp-0E4h的值加载到edi里面，然后将39h放到ecx寄存器里，再将0CCCCCCCCh放到eax寄存器里，最后将edi这个地址下面的39h个字节数据的值全部置为CCCCCCCC.

这段汇编代码时将14h赋值到ebp-8的空间里面，将0Ah赋值到ebp-14h的空间里面，将0赋值到ebp-20h的空间里面.

然后进入c = add(a,b)语句，首先将ebp-14h的值放到eax寄存器中在将eax的值进行压栈操作，再将ebp-8的值放到ecx寄存器中在将ecx的值进行压栈操作。

下面图片中绿色框里eax应该是10，ecx是20，画图时写反了实在是抱歉

这里是跳转到add函数，并将下一条语句的地址压入栈内


000E17C0  push        ebp  //记录上一个ebp内容
000E17C1  mov         ebp,esp  //将esp的值赋给ebp
000E17C3  sub         esp,0CCh  //将0CCh赋给esp，为add创建栈帧
000E17C9  push        ebx  
000E17CA  push        esi  
000E17CB  push        edi  
000E17CC  lea         edi,[ebp+FFFFFF34h]  
000E17D2  mov         ecx,33h  
000E17D7  mov         eax,0CCCCCCCCh  
000E17DC  rep stos    dword ptr es:[edi]  
000E17DE  mov         ecx,0EC003h  //与前面类似
000E17E3  call        000E1307  //进入add函数
     7: int z = 0;
000E17E8  mov         dword ptr [ebp-8],0  //将0赋给ebp-8的内容
     8: z = x + y;
000E17EF  mov         eax,dword ptr [ebp+8] //将a的值赋给eax寄存器
000E17F2  add         eax,dword ptr [ebp+0Ch]  //将b+a的值赋给eax
000E17F5  mov         dword ptr [ebp-8],eax  //将eax的值赋给ebp-8的内容里面
     9: return z;
000E17F8  mov         eax,dword ptr [ebp-8] //将ebp-8的内容里面赋给eax