【深入理解函数栈帧：探索函数调用的内部机制】

本章我们要介绍的不是数学中的函数，而是C语言中的函数哟！

本章重点

• 了解汇编指令
• 深刻理解函数调用过程

样例代码：

#include 
int MyAdd(int a, int b)
{
	int c = 0;
	c = a + b;
	return c;
}

int main()
{
	int x = 0xA;
	int y = 0xB;
	int z = MyAdd(x, y);
	printf("z = %x\n", z);
	return 0;
}

C语言地址空间学习

• 代码段：存储程序的机器指令，包括函数的二进制代码。
• 字符常量区：存储字符串常量和字符常量，这些值在程序中是只读的，不可修改。
• 已初始化变量区：存储已经初始化的全局变量和静态变量。
• 未初始化变量区：存储未初始化的全局变量和静态变量，在程序加载时会被初始化为默认值（如0）。
• 堆：动态分配的内存区域，用于存储动态分配的变量、数据结构和对象。它的大小和位置在程序运行时动态调整。
• 栈：存储函数调用的局部变量、函数参数、函数返回地址以及其他与函数调用相关的信息。栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，函数调用时会在栈上创建一个新的帧，函数返回时会将该帧从栈中弹出。

认识相关寄存器

• eax：通用寄存器，保留临时数据，常用于返回值

• ebx：通用寄存器，保留临时数据

• ebp：栈底寄存器 esp：栈顶寄存器

• eip：指令寄存器，保存当前指令的下一条指令的地址

认识相关汇编命令

• mov：数据转移指令

• push：数据入栈，同时esp栈顶寄存器也要发生改变

• pop：数据弹出至指定位置，同时esp栈顶寄存器也要发生改变

• sub：减法命令

• add：加法命令

• call：函数调用，1. 压入返回地址 2. 转入目标函数

• jump：通过修改eip，转入目标函数，进行调用

• ret：恢复返回地址，压入eip，类似pop eip命令

讲解思路图

备注： vs编译器有栈随机化的处理，所以每次看到的相关数据可能会不太一致，不过我们重点关注变化原理，弱化数据。

1、起步，main函数也是要被调用的

2、main函数也是要形成栈帧结构的

3、变量x和入栈

4、临时变量的入栈拷贝

6、开始调用函数

7、MyAdd函数栈帧形成

8、变量c入栈并完成加法

9、寄存器eax保存返回值

10、释放MyAdd函数栈帧

11、ret返回

12、函数参数的临时变量被销毁， 程序已经回到main函数栈帧，并且已经将寄存器eax的值给到z变量。

总结：

1. 调用函数，需要先形成临时拷贝，形成过程是从右向左的
2. 临时空间的开辟，是在对应函数栈帧内部开辟的
3. 函数调用完毕，栈帧结构被释放掉
4. 临时变量具有临时性的本质：栈帧具有临时性
5. 调用函数是有成本的，成本体现在时间和空间上，本质是形成和释放栈帧有成本
6. 函数调用，因拷贝所形成的临时变量，变量和变量之间的位置关系是有规律的

根据第六点，我们可以发现一个现象

#include 
void MyAdd(int a, int b)
{
	//由于临时变量是从右往左创建的
	//所以b的地址高于a
	printf("before：%d\n", b);
	*(&a + 1) = 100;
	printf("after：%d\n", b);
}

int main()
{
	int x = 0xA;
	int y = 0xB;
	MyAdd(x, y);
	return 0;
}

我们上面的代码能很好的体现函数参数的地址位置关系，但这是一种不可预测和不可靠的行为。

1. 临时变量的内存布局是由编译器决定的，这是未定义行为。不同的编译器可能采用不同的策略和规则来分配内存。因此，不能依赖于特定的内存布局来进行编程。

2. 临时变量在栈上分配内存，通常是从高地址向低地址分配。因此，b的地址可能比a的地址更高。然而，这并不意味着b的地址正好位于a的下一个内存位置。