汇编学习-堆栈与子程序

任何程序在运行过程中都需要使用堆栈，操作系统为每一个程序（进程及线程）设置一个堆栈。在使用高级语言编程时，源程序中使用的函数调用、局部变量都要用到堆栈，由编译器来负责生成有关的机器指令。我的理解，堆栈就是维护当前线程中运行状态的一个数据结构，这种状态包括：需要传递的变量，函数的返回地址，局部变量等等。

与堆栈相关的 3 个寄存器是：SS, ESP, EBP。
ESP 寄存器中的内容作为堆栈的当前指针。PUSH, POP, CALL, RET 等指令都与堆栈有关，使用 SS:ESP 指向堆栈单元。
EBP 寄存器中的内容作为堆栈的“基准”指针。SS:EBP 指向的地址作为基准地址。在函数（子程序）内部，可以使用 [EBP+立即数] 的形式来取得主程序传递的参数，使用 [EBP-立即数] 的形式来访问局部变量。
从上述的描述可以看出，整个堆栈的是一个经典的先入后出的栈结构，在栈中还存在着“栈帧”这样的结构，用来表示当前函数运行的环境，里面存放着当前函数的局部变量，所需的返回地址。栈帧由 EBP 所指出，EBP 和 ESP 之间即为当前函数帧，调用函数和被调用函数的栈帧是相邻存放，这样即可通过 EBP加减固定的数，来获取主调函数所传递的函数参数。
上述的堆栈结构如下：

堆栈是经过精心设计的结构，使得编程人员能够方便的设计函数来实现结构化设计，高级语言也得益于这种结构，c 语言基本上就是汇编的一种简单的翻译。这里要强调的是，在用汇编写程序的时候，完全可以不按这种结构来设计，比如参数我们可以放到指定的内存区，被调用的函数到指定的内存区去取出传递给它的参数；也可以让函数参数全部通过寄存器来传送，尤其是在 ARM 这种寄存器特别多，而且每个寄存器的地位都相同的处理器之中。之所以要设计出堆栈，就是为了能够以统一的方式来编写程序。

对于 c 语言，函数有好几种调用规则。最常见的是两种，cdecl 方式和 stdcall 方式。

Cdecl 方式
（1）使用堆栈传递参数
（2）主程序按从右向左的顺序将参数逐个压栈，最后一个参数先入栈。每一个参数压栈一次。
（3）在子程序中，使用 [EBP+X] 的方式来访问参数。X=8 代表第 1 个参数；X=12 代表第二个参数，依次类推
（4）子程序用 RET 指令返回。
（5）由主程序执行“ADD ESP, n”指令调整 ESP，达到堆栈平衡。
（6）一般返回值放在 EAX 中

Stdcall 方式
与Cdecl的不同是，堆栈的平衡不是由主程序完成，而是由子程序通过调用“RET n”指令主动平衡。

这些调用规则，都是针对 c 语言来说的，在 c 语言和汇编需要互相调用的情况；c 语言编写的不通的二进制函数库之间，都要注意函数的调用规则。

下面举一个普通的例子

AddProc1    proc   ; cdecl方式
    push    ebp    ; 记下上一个栈帧地址
    mov     ebp, esp
    mov     eax, dword ptr [ptr+8]  ; 取第一个参数 
    add     eax, dword ptr [ptr+12] ; 取第二个参数
    pop     ebp    ; 恢复栈帧为调用者，但这时候堆栈还未平衡
    ret
AddProc1    endp
AddProc2    proc   ; stdcall
    push    ebp
    mov     ebp, esp
    mov     eax, dword ptr [ptr+8]
    add     eax, dword ptr [ptr+12]
    pop     ebp
    ret     8    ; 和前面一样，唯一不同是，直接由子程序恢复堆栈，8 正好是两个参数的长度
AddProc2    endp
start:
    push    20
    push    10
    call    AddProc1
    add     esp, 8   ; 由主调函数恢复堆栈
    push    50
    push    60
    call    AddProc2
    ret
end start