函数栈帧的创建与销毁

目录

1、寄存器的分类与作用

2、测试代码与所需要的知识点

        2.1、测试代码

        2.2 、关于main函数的调用

        2.3、关于栈、压栈、出栈简介

3、main函数栈帧的创建与分析

3 .1、push edp

3.2、mov    ebp，esp

3.3、sub    esp，0E4h

3.4、push ebx，esi，edi

3.5、lea  edi，[ebp- 0E4hh]  /  mov   ecx,9  /  mov   eax, 0CCCCCCCCh】

3.6、rep stos    dword ptr es:[edi]

3.7、mov     dword  ptr  [ebp - 8] ，0Ah/mov     dword  ptr  [ebp - 14h] ，14h/mov     dword  ptr  [ebp - 20h] ，0

3.8、mov   eax,dword ptr [ebp - 14h]   /   push    eax

3.9、call   00C210E1

4、Add函数栈帧的创建

4.1、mov    dword ptr [ebp-8]，0 

4.2、mov    eax, dword ptr [ebp+8]

4.3、add     eax, dword ptr [ebp+0Ch]

4.4、mov     dword ptr [ebp-8], eax

4.5、mov     eax, dword ptr [ebp-8]

5、Add函数栈帧的销毁

5.1、pop    edi / esi / ebx

5.2、mov    esp, ebp 

5.3、 pop ebp

5.4、ret

5.5、 mov     dword ptr [ebp-20h]，eax

6、main函数栈帧的销毁

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在学习函数栈帧的创建和销毁前我们得知道学它们得作用：

知道了函数栈帧的创建和销毁，并且都会了，其实也就是修炼了自己的内功，内功越强大练武功就会事半功倍；

好了，接下来我们进入正题，博主今天所使用的环境是vs2013，这里注意:不要使用太高级的编译器，越高级的编译器，越不容易学习和观察。同时在不同的编译器下，函数调用过程中栈帧的创建是略有差异的，具体细节取决于编译器的实现 

1、寄存器的分类与作用

在C语言中我们可以把寄存器当成指针来看待，他可以指向一块空间，也可以用来存储数据。现在向大家介绍以下几种基本寄存器

2、测试代码与所需要的知识点

        2.1、测试代码

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

        2.2 、关于main函数的调用

main函数其实也是被其他函数调用的，函数调用关系如下：

mainCRTStartup  →   __tmainCRTStartup  →  main 

         2.3、关于栈、压栈、出栈简介

我们知道，函数的调用都需要在栈区上开辟空间，那么我们先来解答几个问题：

1.什么是栈？

【答】栈是一种数据结构，它按照后进先出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据。栈区内存空间的使用是从高地址向低地址处使用的。

2.什么是压栈？什么是出栈？

【答】一个形象的比喻就是机枪弹夹。压栈的过程就是压入一个元素，相当于向机枪弹夹压入子弹；出栈的过程就是弹出一个元素，相当于子弹弹出来的过程。这正好对应了栈的结构特点——先进入的数据被压在栈底，后进入的数据在栈顶

关于后续可能使用的大小端，可以去看看博主关于数据存储方面的讲解；

3、main函数栈帧的创建与分析

每一个函数的调用都要在栈区分配空间，同时注意，栈区上内存的使用是从高地址向低地址处使用的

 这块开辟的空间由我们前面所讲的esp和edp进行维护

 我们前面所讲的main函数其实也是被其他函数调用的，其实这儿也有调用空间

接下来我们调试代码后，进入反汇编模式，这里我们与要注意，我们需要将显示符号名去掉2，以方便后续的观察

 我们之前提到，main函数是由__tmianCRTStartup函数调用的，所以在创建main函数栈帧前，ebp和esp寄存器维护--tmainCRTStartup的栈区，分别存放指向栈帧的栈顶和栈底

 

3 .1、push edp

push指令的作用：它首先减小esp的值，再将源操作数复制到栈地址，每次esp地址减去四字节。最终效果就是在栈顶压入一个元素，元素的值为ebp的地址。（4个字节）

ebp里存放的是__tmianCRTStartup函数栈底的地址，由于esp指向栈顶，所以esp向上移动一位

3.2、mov    ebp，esp

mov指令作用：将一个数据从源地址传送到目标地址，源操作地址的内容不变。最终效果是将esp的地址赋值给ebp。寄存器指向的空间发生改变。 

此时就变为 

 3.3、sub    esp，0E4h

sub指令的作用：减操作指令，地址减去相应的数值。最终效果就是esp的地址减去0E4h

此时呢我们esp和ebp就为main函数预开辟了空间

 

3.4、push ebx，esi，edi

前面我们提到过push的过程就压入元素的过程。那压入这三个元素有什么用呢？等会就明白。 

3.5、lea  edi，[ebp- 0E4hh]  /  mov   ecx,9  /  mov   eax, 0CCCCCCCCh】

Load Effective Address，即装入有效地址的意思，它的操作数就是地址。在这里的效果就是将ebp+FFFFFF1Ch的值赋给edi。勾选“显示符号名后可以发现： ebp - 0E4h不正是当初esp - 0E4h时的地址

 3.6、rep stos    dword ptr es:[edi]

rep指令的作用是：重复后面的指令。stos指令的作用是将eax中的值拷贝到es：edi指向的地址。ecx表示重复操作的次数。dword表示4个字节。所以整句指令的作用是：从edi开始，向高地址方向，将ecx个4字节内存全部修改为eax的值。

可以看到，执行操作后edi上相应数量的四字节内存被赋值为cc cc cc cc。这也解释了为什么我们不初始化，变量默认的初始值为cc cc cc cc

 

main函数开辟就此完成，接下来我们要实现有效的代码了

3.7、mov     dword  ptr  [ebp - 8] ，0Ah/mov     dword  ptr  [ebp - 14h] ，14h/mov     dword  ptr  [ebp - 20h] ，0

将ebp - 8地址处的四字节内容修改为0Ah（10进制中的10），也就是完成了给a赋值为10的动作。下一条语句同理。 

每个变量之间相差两个整型，8个字节 

 

 至此main函数的栈帧创建的准备阶段完成。我们准备进入Add函数  

3.8、mov   eax,dword ptr [ebp - 14h]   /   push    eax

将ebp - 14h地址处的数值储存到eax处；压栈，将一个数值与eax相等的元素压入栈中。ebp - 14h这个地址好像似曾相识，没错，这正是b的地址，所以这条语句的作用实际上即使将b的值传到eax中。同理，a的值被存储到ecx中去。

（实际上，上述过程解释了函数究竟是如何传参的。传参的顺序和变量创建的顺序恰好相反，先传b再传a。同时注意函数传参并不是在add函数栈帧内完成的，而是在main函数的栈帧内完成，通过寄存器eax和ecx实现变量的传递）

压栈后如下 

3.9、call   00C210E1

call指令的作用是：将下一条的指令的ip压入栈中，并转移到即将被调用的子程序。相当于push ip +  jmp near ptr 标号。我们现在来观察栈顶的变化。

我们惊奇的发现栈顶自动压入了一个元素，元素的值为——call指令的下一条指令的地址 。那压入这个元素有什么用呢？试想，当call指令调用add函数后，我们跳转到add函数内部，那函数结束后如何保证我们从add函数后面的语句继续执行呢？靠的就是栈顶压入的地址，根据这个地址我们可以回到call指令的下一条语句

再次按下F11后我们就跳转到add函数内部。

4、Add函数栈帧的创建

 我们发现蓝色部分的操作和main函数内完全一致，都是为栈帧的创建做准备 

 当我们Add函数的栈帧创建后，我们现在研究接下来的指令

4.1、mov    dword ptr [ebp-8]，0 

将ebp - 8 的地址赋值为0。也就代表着将Z初始化为0

 4.2、mov    eax, dword ptr [ebp+8]

将 ebp + 8 处的值赋值给eax。此时eax储存着形参a的值

4.3、add     eax, dword ptr [ebp+0Ch]

将eax加上 ebp + 12（0ch的十进制表现） 处的值。此时eax表示这a+b的值 

 4.4、mov     dword ptr [ebp-8], eax

将eax储存的a+b的值传送到ebp - 8的地址处，也就是赋值给变量Z

从上面我们也可以加深这样的认识：形参只是实参的一个临时拷贝，所以修改形参当然不会影响实参。 

4.5、mov     eax, dword ptr [ebp-8]

将ebp-8的值放在eax里面，防止被销毁

我们知道函数内创建的临时变量出函数后被销毁，那返回值是如何被带回主函数的呢？靠的就是寄存器eax。这一步的操作就是 return返回 值的过程。

5、Add函数栈帧的销毁

5.1、pop    edi / esi / ebx

pop的作用是将栈顶的数据弹出，弹出数据储存到相应寄存器中。每次pop过程中esp的地址自动加4字节

 

 5.2、mov    esp, ebp 

把edp赋给esp，一句话就回收了为add函数开辟的内存

5.3、 pop ebp

弹出栈顶的元素，并将弹出的数据储存到ebp寄存器中。由于此时的栈顶元素事先存入main函数中ebp的地址，所以pop ebp时，将main函数中的ebp元素的地址存入ebp寄存器中

5.4、ret

ret指令的作用实际相当于 pop IP。在这里实际就是弹出了栈顶事先存储的call指令下一条指令的地址，并跳转到该地址处。 

 

这里其实当实行pop指令后，两个形参也就已于销毁了 

5.5、 mov     dword ptr [ebp-20h]，eax

将eax的值放入edp-20h里面，也就是我们返回值放入c里面

 

6、main函数栈帧的销毁

main函数和add函数栈帧的销毁基本是一致的，因为我们前面提到，main函数也是被其他函数调用的。以此类推。后面我就不多讲了，有问题的可以在评论区或者私信博主。