函数栈帧的创建与销毁剖析

目录

一、前言

二、基础知识介绍

2.1 寄存器介绍

2.2、汇编指令介绍

三、函数栈帧的创建销毁过程

3.1 调用main函数的函数

3.2 main函数开辟栈帧

3.3 在main函数中创建变量

3.4 调用Add函数前的准备

3.5 为Add函数开辟栈帧

3.6 在Add函数中创建变量并运算

3.7 Add函数栈帧的销毁

3.8 返回main函数栈帧

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一、前言

在C语言的过程中，我们心中难免有一些懵懂的地方。譬如:

1.局部变量到底是怎么在栈上创建的？

2.为什么局部变量不初始化为随机值？

3.函数是怎么传参的？传参的先后顺序是什么？

4.形参和实参是什么关系？

5.函数调用是怎么实现的？

6.函数调用后是怎么返回的？   

学习完函数栈帧的创建与销毁，想必就能有一个比较清晰的认识了

本文的调试结果是使用vs2013和vs2019反汇编调试而出的，不同编译器函数栈帧的创建销毁过程略有不同，具体细节取决于编译器的实现。（越高级的编译器封装越好，越不易观察学习）

二、基础知识介绍

2.1 寄存器介绍

寄存器名称	功能
eax	累加器，是多数加法乘法指令的缺省寄存器
ebx	基地址寄存器，在内存寻址时存放基地址
ecx	计数寄存器，用于循环操作，比如重复的字符存储操作，或者数字统计
edx	作为eax的溢出寄存器，总是被用来放整数除法产生的余数
esi	源变址寄存器，主要用于存放存储单元在段内的偏移量 通常在内存操作指令中作为“源地址指针”使用
edi	目的变址寄存器，主要用于存放存储单元在段内的偏移量
eip	控制寄存器，存储CPU下次所执行的指令地址（存放指令偏移地址）
esp	栈指针寄存器(extended stack pointer)，其内存放着一个指针。 该指针永远指向栈最上面一个栈帧的栈顶。esp用于堆栈操作，被形象地称为栈顶指针。
ebp	基址指针，指栈的栈底指针。基址指针寄存器(extended base pointer)。 一般与esp配合使用，其内存放着一个指针，该指针永远指向系统栈最上面一个栈帧的底部

2.2、汇编指令介绍

指令	名称	作用
push	进栈指令	将源操作数压入栈中
pop	弹栈指令	从栈中弹出双字或字数据至目的操作数中
mov	传送指令	把一个字节、字、或双字从源操作数传送至目的操作数
add	加法指令	目的操作数加源操作数，结果送至目的操作数
sub	减法指令	目的操作数减源操作数，结果送至目的操作数
lea	取有效地址指令	将源操作数的有效地址传送到通用寄存器
call	过程调用指令	程序下一条指令的位置的地址压入堆栈中，并转移到调用的子程序
ret	段内过程返回指令	从调用过程返回，继续执行主程序。
jmp	无条件转移指令	使程序无条件地转移到指令规定的目的地址去执行指令

字(word)：表示两个字节长度的数值      双字(dword)：表示四个字节长度的数值

三、函数栈帧的创建销毁过程

接下来使用下述代码进行演示 (语句简单，易于观察)

#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;
}

3.1 调用main函数的函数

vs2013进入调试，打开窗口中的调用堆栈，F10不断调试，得到下图

可以发现main函数也是由别的函数(__tmainCRTStartup函数)调用的，而__tmainCRTStartup函数则是由mainCRTStartup函数调用的。

3.2 main函数开辟栈帧

3.3 在main函数中创建变量

在main函数开辟的栈帧中创建变量

3.4 调用Add函数前的准备

3.5 为Add函数开辟栈帧

3.6 在Add函数中创建变量并运算

3.7 Add函数栈帧的销毁

3.8 返回main函数栈帧