深度剖析函数的调用过程（栈帧）

r囧r小猫 2022-05-19 12:29 209阅读 0赞

当我们在学习C语言的时候，写代码一定会用到函数（main函数），但函数在使用过程中是如何调用的，当我们从汇编的角度来剖析函数的调用，会让我们对函数的认识刚深一层。

注：使用的工具是VS2017

下面我将通过一段代码来剖析函数是如何调用的

#include <stdio.h>
    
        int Add(int x, int y)
        {
            int z = 0;
            z = x + y;
            return z;
        }
    
        int main()
        {
            int a = 10;
            int b = 20;
            int ret = Add(a, b);
            printf("%d\n", ret);
            return 0;
        }

函数在调用的过程中，是需要为函数来开辟栈空间，用于本次函数的调用过程中临时变量的保存、现场保护，这块空间就被称为**函数栈帧**。  
首先我们来研究一下main函数的汇编代码：

int main()
        {
        01061810  push        ebp  
        01061811  mov         ebp,esp  
        01061813  sub         esp,0E4h  
        01061819  push        ebx  
        0106181A  push        esi  
        0106181B  push        edi  
        0106181C  lea         edi,[ebp-0E4h]  
        01061822  mov         ecx,39h  
        01061827  mov         eax,0CCCCCCCCh  
        0106182C  rep stos    dword ptr es:[edi]  
            int a = 10;
        0106182E  mov         dword ptr [a],0Ah  
            int b = 20;
        01061835  mov         dword ptr [b],14h  
            int ret = Add(a, b);
        0106183C  mov         eax,dword ptr [b]  
        0106183F  push        eax  
        01061840  mov         ecx,dword ptr [a]  
        01061843  push        ecx  
        01061844  call        _Add (0106110Eh)  
        01061849  add         esp,8

在还没有调用main函数之前，当\_tmianCRTStartup在还没有开始调用main函数之前， esp 和 edp 一起维护同一块空间

![这里写图片描述][70]

开始调用main函数  
刚开始的三行代码是为了main函数俩开辟栈帧空间的，其中 esp 存放指向函数栈帧栈顶的地址， ebp 存放指向函数栈帧栈底的地址。

01061810  push        ebp

push 表示压栈，从栈顶压入。  
![这里写图片描述][70 1]

01061811  mov         ebp,esp

mov 表示移动，表示的就是将 esp 移动到 ebp 的位置

![这里写图片描述][70 2]

01061813  sub         esp,0E4h

sub 表示将esp减去 0E4h（0x000000e4），将 esp 上移，因为在计算机中上面为低地址，下面为高地址。  
![这里写图片描述][70 3]

01061819  push        ebx  
        0106181A  push        esi  
        0106181B  push        edi

这三行 push 就是将 ebx 、 esi 、 edi 先后压入栈顶，并且 esp 将会上移  
![这里写图片描述][70 4]

0106181C  lea         edi,[ebp-0E4h]  
        01061822  mov         ecx,39h  
        01061827  mov         eax,0CCCCCCCCh  
        0106182C  rep stos    dword ptr es:[edi]

这四条语句就是,将 eax 的内容重复 ecx 次，重复是从 edi 所指向的地址开始。  
![这里写图片描述][70 5]

int a = 10;
        0106182E  mov         dword ptr [a],0Ah

表示将10（0Ah）放入a中，放在 ebp - 8 的位置  
![这里写图片描述][70 6]

int b = 20; 01061835 mov dword ptr [b],14h

表示将20（14h）放入b中，放在 ebp - 20 的位置  
![这里写图片描述][70 7]  
![这里写图片描述][70 8]

下面开始调用Add函数

int ret = Add(a, b);
        0106183C  mov         eax,dword ptr [b]  
        0106183F  push        eax  
        01061840  mov         ecx,dword ptr [a]  
        01061843  push        ecx  
        01061844  call        _Add (0106110Eh)  
        01061849  add         esp,8  
        0106184C  mov         dword ptr [ret],eax

0106183C  mov         eax,dword ptr [b]  
        0106183F  push        eax  
        01061840  mov         ecx,dword ptr [a]  
        01061843  push        ecx

上述四行代码就是先将b压栈，然后再将a压栈，实际上a,b就是传给Add函数的形参  
![这里写图片描述][70 9]

int Add(int x, int y)
        {
        01061700  push        ebp  
        01061701  mov         ebp,esp  
        01061703  sub         esp,0CCh  
        01061709  push        ebx  
        0106170A  push        esi  
        0106170B  push        edi  
        0106170C  lea         edi,[ebp-0CCh]  
        01061712  mov         ecx,33h  
        01061717  mov         eax,0CCCCCCCCh  
        0106171C  rep stos    dword ptr es:[edi]  
            int z = 0;
        0106171E  mov         dword ptr [z],0  
            z = x + y;
        01061725  mov         eax,dword ptr [x]  
        01061728  add         eax,dword ptr [y]  
        0106172B  mov         dword ptr [z],eax  
            return z;
        0106172E  mov         eax,dword ptr [z]  
        }
        01061731  pop         edi  
        01061732  pop         esi  
        01061733  pop         ebx  
        01061734  mov         esp,ebp  
        01061736  pop         ebp  
        01061737  ret

前面创建栈帧的过程和main函数一样，其中第一步是先将main函数的 ebp 压栈，目的是**为了在返回时能够返回到main函数的栈底**。  
![这里写图片描述][70 10]

01061725  mov         eax,dword ptr [x]  
        01061728  add         eax,dword ptr [y]  
        0106172B  mov         dword ptr [z],eax  
                return z;
        0106172E  mov         eax,dword ptr [z]

将两数之和放入z中，并最后将z的值放在寄存器eax中

01061731  pop         edi  
        01061732  pop         esi  
        01061733  pop         ebx  
        01061734  mov         esp,ebp  
        01061736  pop         ebp  
        01061737  ret

接下来将会执行 pop 操作，也就是出栈，按照顺序依次将 edi 、 esi 、 ebx 出栈。然后将 ebp 赋值给 esp ， ebp 出栈。注： ret 指令会使得出栈一次，并将出栈的内容当做地址，将程序跳转到该地址处。将Add栈帧销毁。  
接下来就会从call指令处继续向下执行

01061849  add         esp,8  
        0106184C  mov         dword ptr [ret],eax

将 esp  向下移，将形参销毁，把 eax放入ret（ ebp-20h） 中。  
下面就是对main栈帧的销毁，和Add栈帧的销毁一样。

[70]: /images/20220519/81dd565b42ef4463957aad27b028da29.png
[70 1]: /images/20220519/7a93b12da8364882b7a582c54db6fa34.png
[70 2]: /images/20220519/5be353d2f9b64dfda045c415f1b5cd7a.png
[70 3]: /images/20220519/480117926e0243a49ca4cbe2b563c9c9.png
[70 4]: /images/20220519/f4205afe2e004e72b47afa85ff0b918a.png
[70 5]: /images/20220519/87b1c05486684eb2958783cc54163f21.png
[70 6]: /images/20220519/af4327ba1741410b92435a1941f9e495.png
[70 7]: /images/20220519/bbb0ae09ce6a402bb4a242b3db129ab0.png
[70 8]: /images/20220519/9f924d6c0e6d4eb68768b035dfc4c7db.png
[70 9]: /images/20220519/ab6947b2fed547d5bcab98ab69c0b4b1.png
[70 10]: /images/20220519/e8dcf344a9bd448cafe722cd564a0f35.png