stack frame和函数调用--眼见为实

从汇编层面上看程序，最主要的事务是函数调用，所以掌握函数调用和stack frame的概念是基本功。
以MSVC6为工具，debug一个小测试程序，就可以理解其中的原理了。
测试程序如下，是不是很简单？
void test2()
{
}
void test1()
{
    test2();
}
int main()
{
    test1();
}
这里的函数都没有带参数，可以集中精力考虑问题。

debug编译，F10（单步）运行。然后需要打开assembly窗口、Register窗口、memory窗口。这就可以看到所以需要的信息了。
等等，Register窗口里的东西真不少，看的有点乱，啊，没关系，EAX到EFL是常用的。而这里没有使用函数参数，所以只要关注3个东东：EIP，ESP，EBP。

EIP总是指向当前运行的代码，assembly窗口的最左边的编号就是代码地址，箭头所指的是不是对应着EIP？对了。

F10执行之后，EIP增加了4，哦，原来我的系统是32位的。那么64位、16位系统呢，你试试看，是不是心中所想的答案。
汇编的代码、变量是以16进制为默认的，如果你使用windbg/cdb来调试，就会更有感触。
回到正题，现在关注的是两个汇编命令：call 和ret。call在函数调用时发生，ret是被调用函数最后返回时发生。
自己试一试这两个指令，执行后发生了什么，EIP，ESP，EBP是怎么变化的？

答案自己来找是最好，我的结论是：它们各自有两步工作：
call: address 等于
push EIP            ;ESP-4
jump address

ret 等于
pop EIP            ;ESP+4
jump EIP

call 和ret是成对的，一个push，使ESP-4、另一个pop， 使ESP+4，这是一种对称。
为什么push是减呢，因为ESP是从高向低增加的。
在函数内部，还有一种对称，在函数开头和结束，那就是：
push        ebp
mov         ebp,esp
...
mov         esp,ebp
pop         ebp

当然，pop ebp之后是ret，函数调用就返回了。

一个进栈一个出栈，所以EBP维持着平衡，这意味着什么呢？
答案是：stack frame。想一想你在call stack窗口双击不同的函数时发生了什么，它怎么能跳到期望的函数代码位置？
我想是借助了stack frame。 现在该看看memory 窗口了，看一看在函数开头push ebp后，EBP所指的内存里都有什么？
比如这时我的EBP=0013FF2C（你看到的会和我的不同），memory中显示：
0013FF2C  80 FF 13 00 FD 17 40 00 45 3A 5C 74 ...

哦，[0013FF2C] = 0013FF80。等等，为什么我看到的是“ 80 FF 13 00”？little endian，x86电脑的思维方式, 进一步了解就wikipeida一下吧。是不是别扭？也许我应该从显示器的背面看，:-)。
随后的那个32位数是什么？ FD 17 40 00, 对004017FD，看起来像什么，对了，代码地址，是函数返回的地址。都是400000开头的，验证一下，看看函数返回后是不是回到了这个代码地址？
有人问为什么是400,000H吗？我想说，是exe的image默认值，dll默认1000,000H，你可以改变它，对多个工程组成的软件系统优化，是有好处的，想知道更多，就google一下吧。需要学的东西还不少，不是吗？

我们还是回到那个[0013FF2C] = 0013FF80，因为没有参数，后面不用关注了，再看一看0013FF80指向了哪里？
0013FF80  C0 FF 13 00 E9 1A 40 00 01 00 00 00...

[0013FF80 = 0013FFC0，后面接着是外层的代码地址：00401AE9。
依次类推，你就会看到世界的尽头，:-)。
函数调用实现就是这样，你会看到外层函数、内层函数位于不同的stack地址，越内层地址越小。不是连续的对吧，因为要给形参和局部变量分配空间，如果有函数参数的话，位置应该紧接着函数返回值的地址，依次是第一个参数的地址、第二个、第三个...，地址越来越大，它们是call 调用之前push进去的，从右向左push参数，否则你就不会看到1，2，3...这样的顺序了。
EBP的上面，会给局部变量分配空间，所以你会在函数内看到sub  esp,40h类似的语句，
当然，为了对称，在后面还要加回来。
于是stack frame的概念在头脑中出现了。

stack地址          EBP         函数返回地址
...
0013FF2C : 80 FF 13 00  FD 17 40 00
...                          |                    
           ---------------    
...        |                                  
0013FF80 : C0 FF 13 00  E9 1A 40 00
...                          |                    
           ---------------    
...        |

0013FFC0 : ... ...

对了，如果看到ret 8之类的函数返回语句，那一定是个_stdcall了，windows API的方式；c/c++用的是__cdecl，有什么区别？查msdn吧。



参考文献：

PC Assembly Language, by Paul A. Carter, http://www.drpaulcarter.com/pcasm/

最后

以上就是发嗲鱼为你收集整理的stack frame和函数调用--眼见为实的全部内容，希望文章能够帮你解决stack frame和函数调用--眼见为实所遇到的程序开发问题。

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