你知道函数栈帧的创建和销毁吗？

前言

在前面的学习中，可能会出现许多疑惑：
1、局部变量是怎么创建的？
2、函数是怎么传参的？
3、函数调用是怎么做到的？
4、函数调用结束后是怎么返回的？
…
希望读者在看完小编的文章，对一系列问题会有所掌握

观图有感

你去野外烧烤，并为此创建了一个待办事项清单——一叠便条。

将想到的烧烤食物写在便条上，一个食材一个便条，最先想到的食材写在便条上后，放在最下面，依次往上放，最后想到的写在便条上后，放在最上面。

之后，在烧烤的时候，从上往下拿，拿出来的表示你已经在烧烤了，可以将它删去。

一叠便条要简单得多：插入的待办事项放在清单的最前面；读取待办事项时，你只读取最上面的那个，并将其删除。因此这个待办事项清单只有两种操作：压入（插入）和弹出（删除并读取）。

这种数据结构称为栈。栈是一种简单的数据结构，之前学函数的时候我们一直在使用它，却没有意识到！

一、概述

函数栈帧是在内存中的栈区为被调函数开辟的一块空间，里面用来存放该函数中定义的变量等东西，当函数运行完毕栈帧将被销毁。

可以想象成洗盘子，最先吃完的人将盘子放在最下面，后面吃完的人依次将盘子叠放在前一个的上面。于是，最后吃完的人的盘子就在最上面，也就是最先洗。

Push（入栈）：为栈增加一个元素
Pop （出栈）： 从栈中取出一个元素

二、寄存器

寄存器是中央处理器内用来暂存指令、数据和地址的电脑存储器。寄存器的存贮容量有限，读写速度非常快。在计算机体系结构里，寄存器存储在已知时间点所作计算的中间结果，通过快速地访问数据来加速计算机程序的执行。
–百科

Name	Function
eax	“累加器”, 用来存放函数的返回值
ebx	"基地址"寄存器,可作为储存器指针来使用， 在内存寻址时存放基地址
ecx	计数器, 在循环和指针操作时，要用它来控制循环次数
edx	"数据寄存器’，在进行乘、除法运算时，可作为默认的操作数参数参与运算
esp	栈指针寄存器,存放函数栈顶地址
ebp	帧指针寄存器,存放函数栈底地址

esp和ebp这两个寄存器中存放的是地址，这两个地址是用来维护函数栈帧的
在本节中，主要了解这俩寄存器

三、汇编指令

Directives	Function
push x	将x压入栈中
pop x	将x弹出栈中
mov a, b	将b赋值给a,即b指向a
sub a	num a的值减去num,即a向低地址移动
lea(load effective adress)	加载有效地址(在示例中理解)

四、函数栈帧的创建

所有函数的调用都会在内存里面的栈区创建函数栈帧，包括main函数。

以下面一个详细的代码，描述函数栈帧的创建
本次代码是在 vs 2013 里面实现的，版本越低，可以更好展示

#include 
int Add(int x, int y)
{
	int z = x + y;
	return z;
}

int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = Add(a, b);
	return 0;
}

按F10，进行调试

4.1 main函数栈帧的创建

C语言所对应的汇编代码

int main()
{
  push        ebp           //将ebp压入栈中
  mov         ebp,esp       //将esp赋值给ebp，即将esp移动到ebp的位置
  sub         esp,0E4h      //将esp向低地址移动0E4h个字节的位置
  push        ebx           //（我们不要管）
  push        esi           //（我们不要管）
  push        edi           //（我们不要管）
  lea         edi,[ebp-24h]  //将[ebp-24h]存入edi中
  mov         ecx,9          //将9存入ecx中
  mov         eax,0CCCCCCCCh  //将0CCCCCCCCh存入eax中
  rep stos    dword ptr es:[edi]  //将edi的值对应的地址处开始,将高于该地址共ecx个单位的值置为0CCCCCCCCh
  
	int a = 10;
  mov         dword ptr [ebp-8],0Ah  
	int b = 20;
  mov         dword ptr [ebp-14h],14h  
	int c = Add(a, b);
  mov         eax,dword ptr [ebp-14h]  
  push        eax  
  mov         ecx,dword ptr [ebp-8]  
  push        ecx  
  call        011C10B4  
  add         esp,8  
  mov         dword ptr [ebp-20h],eax  
	return 0;
  xor         eax,eax  
}
  pop         edi  
  pop         esi  
  pop         ebx  
  add         esp,0E4h  
  cmp         ebp,esp  
  call        011C1235  
  mov         esp,ebp  
  pop         ebp  
  ret  

看着有点麻烦，不过对着汇编语言，可以仔细研究一番。

首先看main函数

栈使用空间是由高地址到低地址
正在调用哪个函数，esp和ebp就维护哪个函数，在这里，我们调用的是main函数，那么就维护main函数。

通过 __tmainCRTStartup 函数调用main函数，所以要创建好__tmainCRTStartup 的栈帧

push ebp

push ebp就是把__mainCRTStartup 函数栈底的地址压栈，ebp的值压入后，esp指针会上移一位

mov ebp,esp

sub esp,0E4h

push ebx / esi /edi

lea edi,[ebp-24h] 、mov ecx,9、mov eax,0CCCCCCCCh、rep stos dword ptr es:[edi]

main函数中变量的创建

4.2 在main函数中调用Add函数

	int a = 10;
  mov         dword ptr [ebp-8],0Ah  
	int b = 20;
  mov         dword ptr [ebp-14h],14h  
	int c = Add(a, b);
  mov         eax,dword ptr [ebp-14h]  //把ebp-14h这个地址里面存放的值（也就是20）赋值给eax
  push        eax    //push（压栈）eax
  mov         ecx,dword ptr [ebp-8]  //把ebp-8这个地址里面存的值（也就是10）赋值给ecx
  push        ecx      //push（压栈）ecx
  
  
  call        011C10B4  
  add         esp,8  
  mov         dword ptr [ebp-20h],eax  

传参

经过这两次压栈后，esp指针指向的地址减小8个字节（一次减小4个字节，也就是1个整型）

进入Add函数

call 011C10B4 执行这条语句，在执行这条语句时，我们需要按键盘上的F11（笔记本电脑可能需要按Fn+F11）。

在按完F11后，我们就进入了Add函数内部，而且还会发现，esp指针还向上移动了4个字节

003F1450 是call指令的下一条指令的地址。

为什么要将call指令的下一条指令的地址存起来呢？？
是因为在Add函数调用结束的时候，需要返回继续执行call指令的下一条指令，所以在执行call指令的时候要将call下一条指令的地址存起来，在Add函数调用结束的时候，就能根据存的地址找到call指令的下一条指令，从而让程序可以继续执行。

紧接着继续按F11，就真正来到了Add函数里面

剩下的过程其实和在调用main函数的动画演示是一样的，不再做过多演示。

Add函数中变量Z的创建

此过程和main函数中变量a，b，c创建的过程是一样的

z=x+y

int z = x + y;
  mov         eax,dword ptr [ebp+8]  //把ebp+8这个地址里面存储的值放到eax里
  add         eax,dword ptr [ebp+0Ch]  //把ebp+0Ch这个地址里面存储的值加到eax里面去
  mov         dword ptr [ebp-8],eax  //把eax里面的值存到ebp-8这个地址里面（变量z的地址）
 return z;
  mov         eax,dword ptr [ebp-8]

五、函数栈帧的销毁

  pop         edi  
  pop         esi  
  pop         ebx  
  add         esp,0CCh  

会发现pop指令，代表出栈
将edi,esi和ebx弹出栈

add esp,8这条指令，该指令的执行结果是让esp指针指向的地址加8

mov dword ptr [ebp-20h],eax指令。执行结果是：把eax里面存的值（30）赋值给ebp-20h所指向的这块空间，其实就是变量c的存储空间

执行这条指令之前ebp-20h所指向的这块空间存的值是0，在执行完这条指令之后，ebp-20h所指向的这块空间里面存的就是1e（十进制下的30）。并且可以看出ebp-20h和&c的值相同，说明他们指向同一块空间——变量c的存储空间.

总结

本节涉及一些数据结构的内容，但是为了解决心中的疑惑，我们可以了解一下。
如有误，欢迎指正！！