栈的初始化及栈帧概念解析

1、栈：FILO先进后出的数据结构

栈底是第一个进栈的数据的位置（压箱  底） 

栈顶是最后一个进栈的数据位置

2、根据SP指针指向的位置，栈可分为  满栈和空栈 

满栈：当sp指针总是指向最后压入堆栈  的数据（ARM采用满栈）

 

空栈：当堆栈指针SP总是指向下一个将  要放入数据的空位置。

 

3、根据SP指针移动的方向，可分为升  栈和降栈 

升栈：随数据的入栈，SP由低地址-->  高地址 

降栈：随数据的入栈，SP由高地址-->  低地址（ARM采用降栈）

 

4、栈帧：存储在用户栈上的（当然内核栈同样适用）每一次函数调用涉及的相关信息的记录单元 ;  栈帧（stack frame）就是一个函数所 使用的那部分栈，所有函数的栈帧串起 来就组成了一个完整的栈。

栈帧的两个 边界分别有FP（R11）和SP（R13）L来 限定。 

                栈帧

栈的作用：

1）保存局部变量

分析代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a;
    a++;
    return a;
}span>

反汇编之后的代码;

stack: file format elf32-littlearm
Disassembly of section .text:

00000000 <main>:
#include <stdio.h>

int main()
{
   0:   e52db004 push   {fp}     ; (str fp, [sp, #-4]!) @将栈帧底部指针FP压入栈中；创建属于main函数的栈帧。
   4:   e28db000 add    fp, sp, #0  ; 0x0 @fp指针为函数栈帧的底部，
   8:   e24dd00c sub    sp, sp, #12 ; 0xc   @sp指针为栈帧的顶部,同时为栈的栈顶。
    int a;

    a++;
   c:   e51b3008 ldr    r3, [fp, #-8]   @由此三句可知变量a在栈帧中执行了加法操作，及栈帧具有保存局部变量的作用
  10:   e2833001 add    r3, r3, #1  ; 0x1
  14:   e50b3008 str    r3, [fp, #-8]

    return a;
  18:   e51b3008 ldr    r3, [fp, #-8]
}
span>

2）保存函数的参数 

分析代码：

<span style="font-size:18px;">#include <stdio.h>
void func1(int a,int b,int c,int d,int e,int f)
{
 int k;
 k=e+f;
}

int main()
{
    func1(1,2,3,4,5,6);
    return 0;
}
反汇编之后的代码;
void func1(int a,int b,int c,int d,int e,int f) @多于4个参数
{
   0:   e52db004 push   {fp}     ; (str fp, [sp, #-4]!)@保存main函数的栈帧底部指针FP
   4:   e28db000 add    fp, sp, #0  ; 0x0
   8:   e24dd01c sub    sp, sp, #28 ; 0x1c @由栈帧顶部指针SP创建一片栈帧保存子函数的前四个参数
   c:   e50b0010 str    r0, [fp, #-16]  @ a
  10:   e50b1014 str    r1, [fp, #-20]  @ b
  14:   e50b2018 str    r2, [fp, #-24]  @ c
  18:   e50b301c str    r3, [fp, #-28]  @ d
 int k;
 k=e+f;
  1c:   e59b3004 ldr    r3, [fp, #4]    @在子函数的栈帧中实现第五个参数与第六个参数的运算
  20:   e59b2008 ldr    r2, [fp, #8] @由ldr  r2, [fp, #8]知参数保存在main函数的栈帧中，并运算
  24:   e0833002 add    r3, r3, r2   @以子函数的栈帧底部指针（fp）做参考坐标实现对参数的查找
  28:   e50b3008 str    r3, [fp, #-8]
}
  2c:   e28bd000 add    sp, fp, #0  ; 0x0
  30:   e8bd0800 pop    {fp}
  34:   e12fff1e bx lr

00000038 <main>:

int main()
{
  38:   e92d4800 push   {fp, lr}    @由于调用子函数，先保存main函数的栈帧底部指针FP和返回地址LR（当前PC指针的下一地址）
  3c:   e28db004 add    fp, sp, #4  ; 0x4 @可知先压入FP，后压入lr.把此时子函数（被调用者）的栈帧底部指针FP指向保存在子函数栈帧的main函数（调用者）的栈帧底部指针FP
  40:   e24dd008 sub    sp, sp, #8  ; 0x8   @创建栈
    func1(1,2,3,4,5,6);
  44:   e3a03005 mov    r3, #5  ; 0x5
  48:   e58d3000 str    r3, [sp]
  4c:   e3a03006 mov    r3, #6  ; 0x6
  50:   e58d3004 str    r3, [sp, #4]
  54:   e3a00001 mov    r0, #1  ; 0x1 @用通用寄存器保存前四个参数的值
  58:   e3a01002 mov    r1, #2  ; 0x2
  5c:   e3a02003 mov    r2, #3  ; 0x3
  60:   e3a03004 mov    r3, #4  ; 0x4
  64:   ebfffffe bl 0 <func1>
    return 0;
  68:   e3a03000 mov    r3, #0  ; 0x0
}
  6c:   e1a00003 mov    r0, r3
  70:   e24bd004 sub    sp, fp, #4  ; 0x4
  74:   e8bd4800 pop    {fp, lr}
  78:   e12fff1e bx lrspan>

注：C中，若函数的参数小于等于4个， 则用通用寄存器保存其参数值，多于4 个的参数保存在栈中

3）保存寄存器的值

分析代码：

<span style="font-size:18px;">include <stdio.h>

void func2(int a,int b)
{
    int k;
    k=a+b;
}

void func1(int a,int b)
{
 int c;
 func2(3,4);
 c=a+b;
}

int main()
{
    func1(1,2);
    return 0;
}span>

反汇编之后的代码;

<span style="font-size:18px;">void func2(int a,int b)
{
   0:   e52db004 push   {fp}     ; (str fp, [sp, #-4]!)
   4:   e28db000 add    fp, sp, #0  ; 0x0
   8:   e24dd014 sub    sp, sp, #20 ; 0x14
   c:   e50b0010 str    r0, [fp, #-16] @保存寄存器的值
  10:   e50b1014 str    r1, [fp, #-20]
    int k;
    k=a+b;
  14:   e51b3010 ldr    r3, [fp, #-16]
  18:   e51b2014 ldr    r2, [fp, #-20]
  1c:   e0833002 add    r3, r3, r2
  20:   e50b3008 str    r3, [fp, #-8]
}
  24:   e28bd000 add    sp, fp, #0  ; 0x0
  28:   e8bd0800 pop    {fp}
  2c:   e12fff1e bx lr

00000030 <func1>:

void func1(int a,int b)
{
  30:   e92d4800 push   {fp, lr}
  34:   e28db004 add    fp, sp, #4  ; 0x4
  38:   e24dd010 sub    sp, sp, #16 ; 0x10
  3c:   e50b0010 str    r0, [fp, #-16] @代码44行调用func2函数后，又使用r0\r1保存参数，所以此时将r0\r1寄存器的
  40:   e50b1014 str    r1, [fp, #-20]  @值放入栈中
 int c;
 func2(3,4);
  44:   e3a00003 mov    r0, #3  ; 0x3
  48:   e3a01004 mov    r1, #4  ; 0x4
  4c:   ebfffffe bl 0 <func2>
 c=a+b;
  50:   e51b3010 ldr    r3, [fp, #-16]
  54:   e51b2014 ldr    r2, [fp, #-20]
  58:   e0833002 add    r3, r3, r2
  5c:   e50b3008 str    r3, [fp, #-8]
}
  60:   e24bd004 sub    sp, fp, #4  ; 0x4
  64:   e8bd4800 pop    {fp, lr}
  68:   e12fff1e bx lr

0000006c <main>:

int main()
{
  6c:   e92d4800 push   {fp, lr}
  70:   e28db004 add    fp, sp, #4  ; 0x4
    func1(1,2);
  74:   e3a00001 mov    r0, #1  ; 0x1
  78:   e3a01002 mov    r1, #2  ; 0x2
  7c:   ebfffffe bl 30 <func1>
    return 0;
  80:   e3a03000 mov    r3, #0  ; 0x0
}
  84:   e1a00003 mov    r0, r3
  88:   e24bd004 sub    sp, fp, #4  ; 0x4
  8c:   e8bd4800 pop    {fp, lr}
  90:   e12fff1e bx lrspan>

初始化栈 ：即对SP指针赋予一个内存地址（统一标准：2440、6410、210）

在内存的64MB位置即ldr sp, =0x34000000（2440）

ldr sp, =0x54000000（6410）

ldr sp, =0x24000000（210）

由上可知ARM采用满栈（指向刚入栈的数据）、降栈（由高地址向低地址入栈）

问题：因为ARM不同工作模式有不同的栈，定义栈的技巧是什么,避免定义相同的地址使用不同栈？

转自：http://blog.csdn.net/u011467781/article/details/39559737