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C語(yǔ)言進(jìn)階棧幀示例詳解教程

更新時(shí)間：2022年02月16日 09:55:56 作者：?jiǎn)虇碳业凝堼?

這篇文章主要為大家介紹了C語(yǔ)言進(jìn)階棧幀的示例詳解教程，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

正片開(kāi)始

今天來(lái)講講我對(duì)棧幀創(chuàng)建與銷毀的拙見(jiàn)。
理解什么是棧幀首先知道什么是棧：

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中, 棧是限定僅在表尾進(jìn)行插入或刪除操作的線性表。棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它按照后進(jìn)先出的原則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，先進(jìn)入的數(shù)據(jù)被壓入棧底，最后的數(shù)據(jù)在棧頂，需要讀數(shù)據(jù)的時(shí)候從棧頂開(kāi)始彈出數(shù)據(jù)。

棧有什么用？

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，棧也可以稱之為棧內(nèi)存是一個(gè)具有動(dòng)態(tài)內(nèi)存區(qū)域,存儲(chǔ)函數(shù)內(nèi)部（包括main函數(shù)）的局部變量和方法調(diào)用和函數(shù)參數(shù)值，是由系統(tǒng)自動(dòng)分配的，一般速度較快；存儲(chǔ)地址是連續(xù)且存在有限棧容量，會(huì)出現(xiàn)溢出現(xiàn)象程序可以將數(shù)據(jù)壓入棧中，也可以將數(shù)據(jù)從棧頂彈出。壓棧操作使得棧增大，而彈出操作使棧減小。

棧用于維護(hù)函數(shù)調(diào)用的上下文，離開(kāi)了棧函數(shù)調(diào)用就沒(méi)法實(shí)現(xiàn)。

講到這里，小朋友你是否有很多問(wèn)號(hào)？那打住，我們拋開(kāi)無(wú)聊的學(xué)術(shù)前文，另起爐灶。

寄存器

要講清楚棧幀就必須理解一手寄存器。尤其是 ebp，esp這2個(gè)寄存器中存放的地址，這兩個(gè)地址是用來(lái)維護(hù)函數(shù)棧幀的。

在這里插入圖片描述

寄存器有很多種這里不贅述

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main函數(shù)創(chuàng)建

我們這里隨便搞一個(gè)最簡(jiǎn)單的Add函數(shù)

int   add(int x,int y)
{
       int z;
       z=x+y;
       return z;
}
int main()
{
	int  data1;
    int  data2;
    int  ret;
    while(1)
    {
       int data1,data2 = 0;
       scanf("%d %d",&data1,&data2);
       add(data1,data2);
	    return 0;
}

搞棧幀的話我的編譯器是不適合的，我是vs2019，因?yàn)榫幾g器越高級(jí)函數(shù)的封裝越復(fù)雜周密，不容易我們?nèi)テ饰鰲?，我就盡量語(yǔ)言表達(dá)嚴(yán)謹(jǐn)一點(diǎn)吧。編譯器反匯編過(guò)程就能反應(yīng)我們棧幀創(chuàng)建的過(guò)程，這是我在網(wǎng)上找的反匯編頁(yè)面可以參考一下

在這里插入圖片描述

其中反匯編用到的指針我們要清楚意義：

在這里插入圖片描述

在編譯器中，main函數(shù)也是會(huì)被其他函數(shù)調(diào)用的，調(diào)用堆棧窗口后反匯編可以看到如下字樣:

main
_tmainCRTStartup
mainCRTStartup

后面兩句意義不明的玩意兒就是在調(diào)用main函數(shù)。為什么要講這個(gè)呢？我們說(shuō)每一次函數(shù)調(diào)用都要分配空間，main函數(shù)不例外也要分配棧幀空間。
以下內(nèi)容和上面匯編指令表食用更佳：
首先 push ，即壓棧，就是往棧sei東西進(jìn)去。push 會(huì)讓esp讓低地址走，就會(huì)在原先基礎(chǔ)上壓進(jìn)來(lái)一個(gè) ebp 指針。

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接下是 mov 指針，mov把后面的指針賦到前面去，esp給了ebp，也就是相當(dāng)于在移位。

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接下來(lái)是 sub 減法操作，減去一個(gè)內(nèi)容來(lái)使esp指針走向低地址來(lái)開(kāi)辟main函數(shù)棧幀。

在這里插入圖片描述

過(guò)程模擬如下：

在這里插入圖片描述

局部變量創(chuàng)建

接下來(lái)esp已經(jīng)走到那幾個(gè)內(nèi)容的頭上去了，這時(shí)出現(xiàn)了 lea 指針，即 load effective address 加載有效地址，其實(shí)在這個(gè)指針指定對(duì)象里面放入一個(gè)地址

在這里插入圖片描述

我們后面的 [ebp-0C0h]，其實(shí)就是剛剛 sub操作，本質(zhì)上還是原來(lái)開(kāi)辟棧幀起點(diǎn) ebp 的地址，把這個(gè)地址放入edi 里面。

在這里插入圖片描述

接下來(lái)的連續(xù) mov 時(shí)在把從edi 開(kāi)始的 30h 這么多個(gè)空間里面的 dword（double word-四字節(jié)數(shù)據(jù)）全部初始化成 eax 里面 “0CCCCCCCCh”的內(nèi)容，保證為main函數(shù)預(yù)開(kāi)辟的內(nèi)存全變成 “CCCCCCCCh”，這么說(shuō)來(lái)改的還是蠻多的。
接下來(lái)當(dāng)我們創(chuàng)建變量時(shí)，比如 int a = 10；就會(huì)出現(xiàn)類似下面字樣：

int a = 10;                      
00C2142E C7 45 EC 0A 00 00 00 mov             dword ptr [ebp-8h],0Ah

這里就是在創(chuàng)建局部變量了， ebp指針減了 8h，這個(gè) 8h 就是給a留的位子**（這里的 h 是編譯器給的標(biāo)識(shí)，我們只需要明白這是一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)）**就行了。所以總結(jié)一下，其實(shí)創(chuàng)建方式與main函數(shù)沒(méi)有太大出入。

函數(shù)部分

Add函數(shù)傳參時(shí)也是在將 esp 進(jìn)行壓棧，但注意，這時(shí)的esp里面的值是 10，相當(dāng)于是在傳 10 這個(gè)值。傳完參緊接著就會(huì)調(diào)用函數(shù)

00C2144B E8 91 FC FF FF           call             00C210E1

call 指針作用就是調(diào)用函數(shù)，F(xiàn)11 執(zhí)行call指令后會(huì)發(fā)現(xiàn)在跳轉(zhuǎn)到作用的同時(shí)，他會(huì)把 call指令的下一條指令的地址傳到里面，在頂上壓一個(gè)main函數(shù)的ebp ，esp又會(huì)跑到最上面，一但函數(shù)執(zhí)行完后返回就會(huì)很自然的回到該地址。

在這里插入圖片描述

在main函數(shù)的 ebp 上面又會(huì)傳統(tǒng)藝能，以相同的方式開(kāi)辟 Add 函數(shù)的空間，又初始化成全 c，以相同方式創(chuàng)建臨時(shí)變量……
這時(shí)你可能會(huì)注意到傳進(jìn)函數(shù)的 x，y去哪里了？其實(shí)已經(jīng)為他準(zhǔn)備好了，在返回進(jìn)行下一項(xiàng)指令時(shí)，x，y就會(huì)乖乖跑到這片空間儲(chǔ)存

在這里插入圖片描述

Add函數(shù)完成后回把傳的參返回，就是我們的 pop 指針，即出棧，這里參數(shù)每從棧頂pop一次 esp 指針就會(huì)上移一個(gè)單位，ebp也會(huì)隨之退回一個(gè)單位，利用指針的偏移量找回他的形參，最后返回值ret，其邏輯本質(zhì)上就是彈出main ebq那里的下一項(xiàng)指令的地址。
我們走出函數(shù)后，esp，ebq會(huì)回收，這時(shí)這塊空間就會(huì)直接銷毀，挫骨揚(yáng)灰。
整個(gè)函數(shù)部分就完美的呈現(xiàn)出來(lái)了。