函数调用约定以及函数栈帧

栈帧(stack frame)，机器用栈来传递过程参数，存储返回信息，保存寄存器用于以后恢复，以及本地存储。为单个过程(函数调用)分配的那部分栈称为栈帧。栈帧其实 是两个指针寄存器，寄存器ebp为帧指针（指向该栈帧的最底部），而寄存器esp为栈指针（指向该栈帧的最顶部），当程序运行时，栈指针可以移动(大多数的信息的访问都是通过帧指针的，换句话说，就是如果该栈存在，ebp帧指针是不移动的，访问栈里面的元素可以以ebp为基准访问ebp指针下面或者上面的元素)。

概括起来就是，栈帧的主要作用是用来控制和保存一个过程的所有信息的。栈帧结构如下所示：

（图片选自互联网）

栈是从高地址向低地址存储。所以越是低的地址，越是靠后入栈。

栈帧对应的汇编代码如下：

下面对一个简单的加法函数调用的程序进行反编译来分析函数栈帧，程序代码如下：

#include 
int Add(int x, int y)
{
 int a = x;
 int b = y;
 return a+b;
}
int main()
{
 int a = 10;
 int b = 20;
 int ret = Add(a, b) ;
 printf("%d\n", ret) ;
 return 0;
}

反编译的代码如下：(本来想放汇编源代码，结果总是排版出问题，无语了)

main（）函数如下：

add（）函数如下：

栈帧指针绘图分析：

图片转载自http://www.cnblogs.com/33debug/p/6773059.html

开始执行main（）函数的状态：

执行了mov ebp，esp之后栈帧指针的变化

可见在19FF40处保留着19FF80，它是初始EBP的值

main（）中的赋值语句如下：

执行完赋值语句后ESP的值如下；

ESP的值增加了，而EBP始终作为当前函数操作的基准

add（）函数调用参数如下：

因为栈的特性，所以是逆序压入栈，参数入栈后再call add（）函数，再看一下堆栈的情况：

确实是逆序的，不过不知道为什么要弄这么多空间

执行完add（）的mov ebp，esp之后，栈帧变化如下：

1号箭头指向的是刚压入栈的参数，2号箭头指向的是原EBP的值，因为EBP现在指向被调用函数的栈帧底部，所以基准发生变化，可以参考上一张图片比较

add函数内加法运算，先把传入参数的值赋给eax和ecx，在把eax和ecx的值传给函数内的临时变量local.1和local.2，再相加

add（）函数运行完后执行恢复栈帧的语句，执行完后栈帧变化如下：

首先EBP的值变回了原来的值，而且EBP指向最开始的EBP的值，所以在调用函数结束后栈帧会恢复到原来的状态

执行完add（）函数后，esp加8，所以add（）函数内的局部变量不可用了，因为栈帧无法到达参数所在的地址

接着就是把结果压入栈，然后调用printf（）函数，这个过程跟调用add（）函数大同小异，所以不展开介绍了

调用完printf（）函数后，esp加8，所以函数内的局部变量不可用了，接着esp又加0x4c，栈帧移动，此时整个main（）函数内的变量都失效了，所以一开始移动这么多是考虑整个main（）可能需要声明使用很多变量

最后main（）结束，栈帧恢复到最开始的状态

不过也可以看到，EBP还指向一个19FF94，所以说还是可以继续分析下去的，但是今天就到这里了。

不过这里有个细节，刚才提到了ESP加8，相当于删除被调用函数内的局部变量，但其实函数执行完后，是不用管栈中的参数的，由于只是临时使用存储在栈中的值，下一次在存入其他的值自然会覆盖掉原有值，而且栈内存是固定的，所以既不能也没有必要释放内存。

除此之外，还有个细节，ESP加8是在main（）中执行的，其实也是可以在被调用函数中执行，这就是另一个知识点了，函数调用约定里面会对这些加以规定。

函数调用约定（calling convention）：对函数调用时如何传递参数的一种约定。

通过前面对函数栈帧的分析，我们知道调用函数前要先把参数压入栈传递给函数。栈内存是固定的，ESP用来指示栈的当前位置，函数调用约定就是解决函数调用后如何处理ESP。主要的函数调用约定有：

1. cdecl
2. stdcall
3. fastcall

一.cdecl

1、采用桟传递参数，参数从右向左依次入栈；

2、由调用者负责恢复栈顶指针；

3、在函数名前加上一个下划线前缀，格式为_function；

要注意的是，调用参数个数可变的函数只能采用这种方式（如printf）。

上面演示的程序就属于cdcel

二.stdcall

1）采用桟传递全部参数，参数从右向左压入栈；
2）被调用函数负责恢复栈顶指针 ；
3)   函数名自动加前导的下划线，后面是函数名，之后紧跟一个@符号，其后紧跟着参数的尺寸，例如_function@4；

因此，stdcall与cdecl的区别就是谁负责恢复栈顶指针和编译后函数的名称问题。

三.fastcall

采用fasecall的函数声明方式为：
int __fastcall function(int a,int b)
fastcall调用约定意味着：
1、函数的第一个和第二个（从左向右）32字节参数（或者尺寸更小的）通过ecx和edx传递，其他参数通过桟传递。从第三个参数（如果有的话）开始从右向左的顺序压栈；
2、被调用函数恢复栈顶指针；
3、在函数名之前加上"@",在函数名后面也加上“@”和参数字节数，例如@function@8；

这次对函数堆栈及函数调用的学习加深了我对函数的底层认识，也增强了用OD调试的能力

学完之后再看这幅图，真的是感触颇多！！！