1、本節(jié)目標(biāo)

C語言絕命七連問，你能回答出幾個(gè)？

• 局部變量是如何創(chuàng)建的？
• 為什么局部變量不初始化其內(nèi)容是隨機(jī)的？
• 有些時(shí)候屏幕上輸出的"燙燙燙"是怎么來的？
• 函數(shù)調(diào)用時(shí)參數(shù)時(shí)如何傳遞的？傳參的順序是怎樣的？
• 函數(shù)的形參和實(shí)參的關(guān)系是什么？
• 函數(shù)的返回值是如何帶回的？
• 函數(shù)是怎樣在棧區(qū)上開辟和釋放空間的？

想要對(duì)上面的這六個(gè)問題做出準(zhǔn)確深入的回答，我們需要學(xué)習(xí)函數(shù)棧幀的創(chuàng)建和銷毀相關(guān)知識(shí)，在正式進(jìn)入函數(shù)棧幀之前，我們還需要了解一些相關(guān)的寄存器和匯編指令。

2、相關(guān)寄存器

• eax：通用寄存器，保留臨時(shí)數(shù)據(jù)，常用于返回值。
• ebx：通用寄存器，保留臨時(shí)數(shù)據(jù)。
• ebp：棧底寄存器，用來記錄棧底的地址。
• esp：棧頂寄存器，用來記錄棧頂?shù)牡刂贰?/li>
• eip：指令寄存器，保存當(dāng)前指令的下一條指令的地址。

3、相關(guān)匯編指令

• mov：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移指令。
• sub：減法命令。
• add：加法命令。
• push：數(shù)據(jù)入棧，同時(shí)esp棧頂寄存器也要發(fā)生改變。
• pop：數(shù)據(jù)彈出至指定位置，同時(shí)esp棧頂寄存器也要發(fā)生改變。
• call：函數(shù)調(diào)用，1. 壓入返回地址 2. 轉(zhuǎn)入目標(biāo)函數(shù)。
• jump：通過修改eip，轉(zhuǎn)入目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行調(diào)用。
• lea：傳遞地址指令，用于加載有效地址。
• ret：恢復(fù)返回地址，壓入eip，類似pop eip命令。

4、什么是函數(shù)棧幀

函數(shù)棧幀（stack frame）就是函數(shù)調(diào)用過程中在程序的調(diào)用棧（call stack）所開辟的空間，這些空間是用來存放：

• 函數(shù)參數(shù)和函數(shù)返回值。
• 臨時(shí)變量（包括函數(shù)的非靜態(tài)的局部變量以及編譯器自動(dòng)生產(chǎn)的其他臨時(shí)變量）。
• 保存上下文信息（包括在函數(shù)調(diào)用前后需要保持不變的寄存器）。

同時(shí)，每一次函數(shù)調(diào)用，編譯器都會(huì)為該函數(shù)分配一塊空間，而這塊空間就被稱為這個(gè)函數(shù)的函數(shù)棧幀；并且，這塊空間是由兩個(gè)寄存器來維護(hù)的：esp寄存器（記錄棧頂?shù)牡刂罚┖蚭bp寄存器（記錄棧底的地址）。

5、什么是調(diào)用堆棧

函數(shù)調(diào)用堆棧是反饋函數(shù)調(diào)用邏輯的。我們以main函數(shù)的調(diào)用為例：

我們可以看到，mainCRTStartup調(diào)用__scrt_common_main，__scrt_common_main調(diào)用__scrt_common_main_seh，__scrt_common_main_seh調(diào)用_SCRT_STARTUP_MAIN，_SCRT_STARTUP_MAINmain，main調(diào)用Add。

6、函數(shù)棧幀的創(chuàng)建和銷毀

我們以一段程序?yàn)槔v解函數(shù)棧幀：（注意： 函數(shù)棧幀的創(chuàng)建和銷毀過程，在不同的編譯器上實(shí)現(xiàn)的方法和細(xì)節(jié)會(huì)有所差異，一般來說，越新的編譯器對(duì)函數(shù)棧幀的封裝就越嚴(yán)密，本次演示以VS2019為例。）

演示代碼

#include<stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
	int z = 0;
	z = x + y;
	return z;
}
int main()
{
	int a = 3;
	int b = 5;
	int ret = 0;
	ret = Add(a, b);
	printf("%d", ret);
	return 0;
}

(1)、main函數(shù)棧幀的創(chuàng)建與初始化

(2)、main函數(shù)的核心代碼

(3)、Add函數(shù)的調(diào)用過程

F11進(jìn)入Add函數(shù)內(nèi)部，觀察Add函數(shù)的反匯編代碼

代碼執(zhí)行到Add函數(shù)的時(shí)候，就要開始創(chuàng)建Add函數(shù)的棧幀空間了。

在Add函數(shù)中創(chuàng)建棧幀的方法和在main函數(shù)中是相似的，在棧幀空間的大小上略有差異而已。

1. 將main函數(shù)的 ebp 壓棧。

2. 計(jì)算新的 ebp 和 esp。

3. 將 ebx ， esi ， edi 寄存器的值保存。

4. 計(jì)算求和，在計(jì)算求和的時(shí)候，我們是通過 ebp 中的地址進(jìn)行偏移訪問 到了函數(shù)調(diào)用前壓棧進(jìn)去的參數(shù)，這就是形參訪問。

5. 將求出的和放在 eax 寄存器中準(zhǔn)備帶回。

(4)、Add函數(shù)棧幀的銷毀

當(dāng)函數(shù)調(diào)用要結(jié)束返回的時(shí)候，前面創(chuàng)建的函數(shù)棧幀也開始銷毀，具體銷毀過程如下：

(5)、調(diào)用完成

調(diào)用完Add函數(shù)，回到main函數(shù)的時(shí)候，繼續(xù)往下執(zhí)行，可以看到：

00BE185D add esp,8 esp直接+8，相當(dāng)于跳過了main函數(shù)中壓棧的a’和b’。

00BE1860 mov dword ptr [ebp-20h],eax 將eax中值，存檔到ebp-0x20的地址處，其實(shí)就是存儲(chǔ)到main函數(shù)中ret變量中，而此時(shí)eax中就是Add函數(shù)中計(jì)算的x和y的和，可以看出來，本次函數(shù)的返回值是由eax寄存器帶回來的。程序是在函數(shù)調(diào)用返回之后，在eax中去讀取返回值的。

7、對(duì)開篇問題的解答

當(dāng)我們完整的了解了函數(shù)棧幀創(chuàng)建和銷毀的過程后，我們就可以回答開篇提到的問題了：

1.局部變量是如何創(chuàng)建的？

局部變量的創(chuàng)建是在局部變量所在的函數(shù)的棧幀創(chuàng)建完成并初始化后，然后在該棧幀內(nèi)為局部變量分配空間的。

2.為什么局部變量不初始化其內(nèi)容是隨機(jī)的？

因?yàn)榫幾g器在創(chuàng)建函數(shù)棧幀后會(huì)在棧幀空間里面放入一個(gè)值，而這個(gè)值是隨機(jī)的。

3.有些時(shí)候屏幕上輸出的"燙燙燙"是怎么來的？

因?yàn)閙ain函數(shù)調(diào)用時(shí)，在棧區(qū)開辟的空間的其中每一個(gè)字節(jié)都被初始化為0xCC，而如果我們定義的是一個(gè)未初始化的數(shù)組，且這個(gè)數(shù)組恰好在這塊空間上創(chuàng)建，因?yàn)?xCCCC（兩個(gè)連續(xù)排列的0xCC）的漢字編碼是“燙”，所以屏幕上輸出的就是燙燙燙。

4.函數(shù)調(diào)用時(shí)參數(shù)時(shí)如何傳遞的？傳參的順序是怎樣的？

我們?cè)谡{(diào)用函數(shù)之前，就會(huì)在棧頂上從右向左依次壓入需要傳遞的參數(shù)，在創(chuàng)建好被調(diào)函數(shù)的函數(shù)棧幀后通過指針的偏移量來使用傳遞過去的參數(shù)，而不是在被調(diào)函數(shù)的函數(shù)棧幀內(nèi)創(chuàng)建形參。

5.函數(shù)的形參和實(shí)參的關(guān)系是什么？

形參是實(shí)參的一份臨時(shí)拷貝，二者的存儲(chǔ)位置不同，形參的改變不會(huì)影響實(shí)參。

6.函數(shù)的返回值是如何帶回的？

函數(shù)的返回值通過eax寄存器帶回。

7.函數(shù)是怎樣在棧區(qū)上開辟和釋放空間的？

函數(shù)通過改變esp和edp的指向來創(chuàng)建和銷毀空間，空間銷毀并不會(huì)清除該空間中的數(shù)據(jù)，下一次使用該空間時(shí)新數(shù)據(jù)直接覆蓋原數(shù)據(jù)即可。

到此這篇關(guān)于C語言超詳細(xì)講解函數(shù)棧幀的創(chuàng)建和銷毀的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言函數(shù)棧幀內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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