IA-32汇编语言笔记（6）——堆栈的作用

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• 教材《新概念汇编语言》—— 杨季文
• 这篇文章对应书第二章 IA32处理器基本功能 3.1部分

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一、过程调用和返回指令

（1）过程

1. 过程：汇编语言中的子程序称为过程（procedure），对应C语言中的函数。
2. 调用子程序（过程、函数）在本质上是控制转移，它与无条件转移的区别是调用子程序要考虑返回

（2）过程调用指令

名称	CALL（过程调用指令）
格式	CALL LABEL
动作	先把返回地址偏移（EIP内容）压入堆栈，然后给EIP赋值为目标LABEL的地址偏移，实现转移
注意	返回地址：紧随过程调用指令的下一条指令的地址（有效地址）
	目标地址：子程序开始处的地址（有效地址）
	与无条件转移指令相比，过程调用指令CALL只是多了第一步（保存返回地址）

（3）过程返回指令

名称	RET（过程返回指令）
格式	RET
动作	从堆栈弹出地址偏移，并送到指令指针寄存器EIP
注意	通常，这个返回地址就是在执行对应的调用指令时所压入堆栈的返回地址
	过程返回指令的使用应该与过程调用指令相对应

• 示例：

/*
dp32
	·演示子程序的调用和返回，说明call和RET指令的作用
	·调试时关注ESP的值，进出子程序时有压栈和出栈
	·这里都是用寄存器传递参数的，影响堆栈的只有进/出子程序时保存/弹出原EIP位置
	·特别注意，这里把子程序的汇编安排在return语句之后，这样能避免不经调用直接进入子程序。如果有编译器不支持这样写，需要用goto跳过
*/
#include 
char string[] = "abcde";

int main()
{
	_asm
	{
		LEA ESI,string		//指针寄存器ESI指向string首
		MOV AX,[ESI]		//从ESI取两个字节放入AX ('a''b')
		CALL TUPPER			//把这两个字节的字符小写转大写
		MOV [ESI],AX

		MOV AX,[ESI+2]
		CALL TUPPER			//把这两个字节的字符小写转大写（这里进栈了返回地址偏移，ret时自动平衡)
		MOV [ESI+2],AX
		
		MOV AL, [ESI+4]
		CALL UPPER			//把最后一个字节的字符小写转大写
		MOV [ESI+4],AL
	}

	printf("%s\n", string);
	system("pause");

	return 0;

	_asm
	{
	//UPPER函数用于把AL中的字符小写转大写
	UPPER:
		CMP AL, 'a'
		JB UPPER2
		CMP AL, 'z'
		JA UPPER2
		SUB AL, 20H	//确认是小写字符后，转为大写
	UPPER2 :
		RET

	//TUPPER函数用于把AX中的两个字符小写转大写
	TUPPER :
		CALL UPPER
		XCHG AH, AL
		CALL UPPER
		XCHG AH, AL
		RET
	}
}

二、参数传递

（1）参数传递

1. 参数传递：主程序在调用子程序时，往往要向子程序传递一些参数；同样，子程序运行后也经常要把一些结果返回给主程序。主程序与子程序之间的这种信息传递被称为参数传递
2. 入口参数：由主程序传给子程序的参数称为子程序的入口参数
   出口参数：由子程序传给主程序的参数称为子程序的出口参数
3. 一般而言，子程序既有入口参数，又有出口参数。但有的子程序只有入口参数，而没有出口参数；少数子程序只有出口参数，而没有入口参数。

（2）参数传递方法

1. 有多种传递参数的方法∶寄存器传递法、堆栈传递法、约定内存单元传递法和CALL后续区传递法等。有时可能同时采用多种方法，根据具体情况而事先约定好
2. 常用的两种方法：

方法	说明	特点
寄存器传递参数	把参数放在约定的寄存器中，在主程序中将参数放入寄存器，在子程序中取出	实现简单和调用方便，但只适用于传递参数较少的情形
堆栈传递参数	主程序在调用子程序之前，把需要传递的参数依次压入堆栈，然后子程序从堆栈中取入口参数	不占用寄存器，也无需额外的存储单元。但较为复杂

• 示例：

/*
dp33
	·演示利用堆栈传递子程序参数，子程序参数x,y,返回2x+5y+100
	·注意平衡堆栈：esp和ebp的值在子程序调用前后是一致的
	·如果反汇编C语言形式的这个函数，不要加_fastcall前缀，否则会用寄存器传参，不会生成这样的代码
*/

#include 

int main()
{
	int sum = 0;

	_asm
	{
		push 456		//参数y进栈，esp+=4
		push 23			//参数x进栈，esp+=4
		call cf34		//这里进栈了返回地址偏移（ret自动平衡）
		add esp,8		//手动平衡堆栈（x,y）

		mov sum,eax
	}

	printf("sum=%d\n", sum);
	system("pause");
	return 0;

	_asm
	{
	cf34:
		push ebp					//子程序返回时ebp要复原，这里先保存一下，esp+=4
		mov ebp,esp					//ebp指向栈顶（esp）——建立堆栈框架
		mov eax,DWORD PTR[ebp+12]	//之前入栈了3个值，这里地址往回找4*3=12，取出第一个参数y
		mov ecx,DWORD PTR[ebp+8]	//取第二个参数x
		
		//计算2x+5y+100,存入eax
		lea eax,DWORD PTR[eax+eax*4+100]
		lea eax, DWORD PTR[eax+ecx*2]
		pop ebp						//回复ebp的值，平衡堆栈——撤销堆栈框架
		ret
	}
}

• 堆栈传递参数的堆栈变化示意
  

三、局部变量

1. 局部变量是高级语言中的概念。所谓局部变量指对其的访问仅限于某个局部范围。在C语言中，局部的范围可能是函数，或者是复合语句。局部变量还有动态和静态之分。
2. 堆栈可以用于安排动态局部变量

• 示例：

/*
dp36
	·演示利用堆栈安排动态局部变量
	·等价的C程序：
		int cf36(int x,int y)	//返回xy中较大的
		{
			int z;
			z=x;
			if(x

#include 

int main()
{
	int max = 0;
	int x, y;
	printf("输入两个整数：");
	scanf("%d %d", &x, &y);

	_asm
	{
		mov eax,y
		push eax
		mov eax,x
		push eax

		call cf36		//这里进栈了返回地址偏移
		add esp,8		//平衡堆栈

		mov max,eax
	}
	printf("max = %d\n", max);
	system("pause");
	return 0;

	_asm
	{
	cf36:
		push ebp
		mov ebp,esp		//建立堆栈框架
		push ecx		//在堆栈安排局部变量z
		mov eax,DWORD PTR[ebp+8]	//eax取得参数x
		mov DWORD PTR[ebp-4],eax	//z=x
		
		mov ecx, DWORD PTR[ebp+8]	//ecx取得参数x
		cmp ecx, DWORD PTR[ebp+12]	//比较x和y
		jge SHORT LN1cf36			//x>y则跳转，SHORT表示转移目的地就在附近
		mov edx, DWORD PTR[ebp+12]	//x<=y,则edx取得y,赋值给z
		mov DWORD PTR[ebp-4],edx
		
	LN1cf36:
		mov eax,DWORD PTR[ebp-4]	//eax取得z的值
		mov esp,ebp					//撤销局部变量z
		pop ebp						//撤销堆栈框架
		ret 
	}
}

• 堆栈示意，安排局部变量并且由堆栈传递参数