C语言函数栈帧

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C语言函数栈帧

利刃Cc   2022-06-03 我要评论

注:本文章所使用的编译器是VS2010,由于不同编译器的函数栈帧与销毁略有差异,所以具体细节请读者自行实践!

常见寄存器

寄存器有:eax、ebx、ecx、edx、edi、esi、ebp、esp

其中 ebp 和 esp 是用来维护函数栈帧的,他们里面存放的是地址。

他们维护的是某个正在被调用的函数。通常我们又称 ebp 为栈底指针,称 esp 为栈顶指针

基本的汇编语言知识

push:压栈

pop:出栈

mov:若有变量a,b,则把b的值赋给a

ret:返回主程序

call:调用子程序

add:相加

sub:相减

lea:装入有效地址

具体实现

我们用一个简单的例子来展示:

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

注:每一个函数调用都会在栈区创建一个空间

我们在这里假设从下到上是高地址到低地址的方向

通过我们上述介绍的ebp和esp,我们把他们添加上去后的效果则为:

那么有一个问题:main函数是谁调用的?

为了解决这个问题,我们打开编译器然后进行调试,打开调用堆栈功能

发现这里居然有两个函数,一个是 __tmainCRTStartup(),还有一个是mainCRTStartup()。通过头文件的查找,发现了以下的关系:

main函数被__tmainCRTStartup()调用,而__tmainCRTStartup()被mainCRTStartup()调用。所以,我们在分配空间时,要为__tmainCRTStartup函数以及mainCRTStartup函数分配一块空间。

接下来开始通过反汇编来观察栈帧空间分配:

通过我们之前的了解,在开辟main之前先开辟了__tmainCRTStartup,所以我们来为其分配空间:

先来看前三步,分别是push:压栈和mov:赋值和sub:减法

第一步把ebp放到了栈顶,然后在压栈同时esp会自动向上追踪栈顶,所以esp向上移动一个,第二步是将esp赋给ebp,所以ebp指针指向栈顶,第三步是esp指针的地址减少0E4h(八进制),所以esp指向了上面某一块位置,然后将中间这块空间腾出来让给了main函数,而开辟的大小取决于编译器。

效果如下:

接下来push三次

接下来的四步:lea这步操作就是让[ebp-0E4h]这个值放入edi内,然后通过观察我们可以发现,此时放入新值后的edi所指向的就是对应在进行push三个寄存器ebx、esi、edi操作前的esp的位置,然后将39h赋给ecx,0CCCCCCCCh赋给eax,然后第四步就是将edi地址向下的39h个dword中全部放入0CCCCCCCCh。

这些步骤就开辟了main函数!看接下来的代码:

将10放到了ebp-8的位置,也就是ebp向上八个字节的位置,然后将20放到ebp-20的 位置,将0放到ebp-32的位置,如图:

接下来是add函数的反汇编代码:

这里把ebp-20也就是b的值放到了eax中,然后压栈。接着把ebp-8也就是a 的值放到了ecx中,然后压栈。

然后就是call就跳到了add这个函数的地址处去,注意,该处call后进行一个压栈操作,将add后面一步的地址放在该栈位:

这种做法是为了调用完add后返回时需要找回原来的地址,所以需要在此处压一个地址,以便add跳回时寻址,才能往下执行。接下来才是add函数的内容:

前几步的操作是为了给add函数开辟空间,这和开辟main函数是一样的,所以这里略过:

接下来就是将0赋给ebp-8的位置,然后把ebp+8也就是刚才传参过来的x,放到eax里,然后把ebp+12就是形参y与eax相加,最后把eax放到ebp-8也就是z的位置:

最后看这个:

首先ebp-8也就是z放到eax,这样子就防止销毁add后数据也没了。

然后就是edi、esi、ebx的pop,然后把esp移到ebp的位置,最后弹出ebp。

最后是ret。我们知道,当运行完call指令后会跳转到下面的代码继续执行,这个时候就可以知道当时存的call指令下一条指令地址的用处了,而ret就是让其退出后执行这一操作的代码。

ret执行完后会pop,于是esp又会+4,向下移动,如图:

然后回到main函数

继续执行以下步骤将eax里面的值(就是之前算出的30),mov放入到[ebp-20h]的位置里(也就是放入c中)。

接下来程序运行完后就是main函数的销毁,与之前Add函数销毁步骤大致相同,就不再赘述了。

关于栈帧创建与销毁的问答题

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