【C语言】9.C语言函数栈帧的创建和销毁

C语言函数栈帧的创建和销毁

看完本文你能了解什么?

局部变量是怎么创建的？
为什么局部变量的值是随机值？
函数是怎么传参的？传参的顺序是怎么样的？
实参和形参是什么关系？
函数调用是怎么做的？
函数调用结束后怎么返回的？

寄存器

我们常用的寄存器有eax,ebx,ecx,edx。不过我们这节主要用到的是ebp和esp这两个寄存器。

函数栈帧

ebp和esp这两个寄存器中存放的是地址。这两个地址是用来维护函数栈帧的。

每一个函数调用，都要在栈区创建一个空间。

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假如说要调用main函数就要在栈区创建一个空间

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这个空间是为main函数开辟的，那么我们就称这个空间是为main函数开辟的一块函数栈帧。

这个空间是ebp和esp这两个寄存器来维护的。

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ebp作为寄存器存储的是如图所指向的地址。（寄存器是一块区域，是一个存储空间）

esp作为寄存器存储的是如图所指向的地址。

ebp和esp中间的这块空间是由这两个寄存器来维护的。

一般我们把ebp叫做栈底指针，把esp叫做栈顶指针。

为啥叫这个呢？

实际上我们可以把这个看成一个栈，从高地址向低地址是不是那个地址在被使用消耗啊，如果想使用地址只能往上使用，就像栈一样，只能往栈顶放数据。

在vs2013中，main函数也是被其他函数调用的。

main函数被__tmainCRTStartup函数调用，而__tmainCRTStartup函数被mainCRTStartup函数调用。

int Add(int x, int y) {int z = 0;z = x + y;return z;
}int main() {int a = 10;int b = 20;int c = 0;c = Add(a, b);printf("%c\n", c);return 0;
}

我们调用main函数，会在栈区分配空间。然后往下走，走到c = Add(a, b);又去调用Add函数去了，给Add函数在栈区分配空间。

这个时候ebp和esp这两个指针就去维护Add函数去了。

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那么按照道理，__tmainCRTStartup和mainCRTStartup函数在被调用的时候也会有一个对应的函数栈帧。

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右击鼠标转到反汇编

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在调用main函数前，会创建一个__tmainCRTStartup函数栈帧

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进入main函数第一步就是push，也就是压栈。

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压栈操作后，就像这样：

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__tmainCRTStartup函数栈帧上面出现了一个ebp元素。同时esp指针也指向ebp元素的上面了。

下一步是mov，把esp的值给ebp。

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这个时候esp和ebp指向了同一个地方

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然后下一步是sub，给esp减去0E4h。

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因为下面是高地址，上面是低地址，所以减就意味着esp在图上往上走。esp和ebp之间的那个新的空间就是main函数的栈帧空间。

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然后进行3次push，给顶上压上3个元素。

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然后esp也依次指向ebx上面，esi上面，edi上面。停在edi上面。

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然后进入lea，这里的[]里面的一坨东西看着很费劲

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我们把显示符号名勾上就会变成这样

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把ebp-0E4h放到edi里面去，后面两个mov也是把39h放到ecx里面，把0CCCCCCCCh放到eax里面去。

接下来一步比较重要

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这一步是把刚刚edi往下的39h这么多个dword（一个word两个字节，dword是double word四个字节）个数据改成0CCCCCCCCh。

压栈（push）：给栈顶放一个元素。

出栈（pop）：从栈顶删除一个元素。

然后进入mov，把0Ah（也就是10）给到ebp-8的位置上。

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我们假设一个紫色框代表4个字节

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我们把a=10放进了ebp-8里面，原来的CCCCCCCC就被10替换了。

这也可以说明我们没有初始化的时候内存里面放的就是CCCCCCCC ，之前我们有一节里面打印字符数组没有加/0，导致的打印烫烫烫烫烫烫烫烫就是这个原因。

然后进入mov，把14h放到ebp-14h（相当于ebp-20）上。

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c的创建也类似，然后我们创建好abc之后，我们调用Add函数。

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我们进入mov，把ebp-14h给eax。这个ebp-14h不就是b吗？也就是相当于把20给到eax里面去了。

然后push，eax压栈。eax里面放的是20，实际上把20给放进去了。

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然后mov，把ebp-8（也就是a的值10）给了ecx。

接着push，ecx压栈。ecx里面放10。

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上面两步其实是传参。

接下来call，就是调用，

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执行call指令会把这个00C21450（也就是call指令的下一条指令的地址）给压栈。

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为什么要压栈这个呢?因为我们call指令执行了之后会进入被调用函数的内部，进去了怎么出来呢？这就要靠call指令的下一条指令了。回来的时候就会找到这个地址，然后从这个地址往下执行。

然后就进入Add函数里面了。

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进入push，把ebp压栈。

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然后mov，把esp的值给ebp。

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然后sub，给esp-0CCh。

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然后继续3次push，3次压栈

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然后lea，把ebp+FFFFFF34h加到edi里面去。

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然后把33h，放到ecx里面，把0CCCCCCCCh放到eax里面去

然后rep，从edi这个位置开始，向下33h的内容初始化成0CCCCCCCCh。

然后进入mov，把0给ebp-8。相当于z=0。

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然后mov，把ebp+8的值放到eax里面。eax=a=10。

接着add，把ebp+0Ch（也就是ebp+12）的值加到eax里面。eax=10+b=10+20=30。

然后mov，把eax的值放到ebp-8里面。也就是说z从0变成了30。

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从上面我们可以看到，函数调用的时候没有主动创建x,y这两个形参，而是直接把a,b的参数调用过去了。

传参把a,b的值进行了压栈。

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我们函数传参，还没有调用Add函数的时候我们就先把a,b传过去了，压栈了两个参数。

然后进入Add函数内部进行计算的时候，我们就把压栈的两个参数进行运算。把这两个参数加起来放到z里面去。

所以我们常说，形参是实参的一份拷贝。

然后我们继续mov，把ebp-8的值放到eax（eax是个寄存器）里面去。

我们常说这个z，return z；在函数调用完就销毁了，销毁了怎么传值出来的呢？就是靠的寄存器传递的，放到这样一个全局的寄存器里面就安全了。

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接下来这个3个pop，就相当于出栈3次。

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然后我们z的值都给寄存器了，那么Add函数的函数栈帧按道理来说也因该被释放掉了。

然后进入mov，把ebp赋值给esp。

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然后pop，把ebp出栈。这个棕色框就出栈了。然后ebp指针指向的值就是下面的ebp区域了。

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ebp出栈了之后，这个ebp指针指向了下面，因为这个出栈的ebp是为main函数创建的。

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然后esp指针顺势指向了00C21450。

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也就相当于我们回到了main函数的函数栈帧里面。

然后是ret。ret指令会让子程序返回到调用函数的代码处。但问题是它怎么知道回到哪里去呢？

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我们注意，现在的栈顶是00C21450，也就是上面说的call指令的下一条指令的地址。ret指令返回的时候其实就是在栈顶返回了call指令的下一条指令的地址。这样才能返回之前的地方。ret后00C21450相当于也pop出去了。

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然后add，esp+8。

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然后mov，把eax的值给ebp-20h。

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也就是把之前Add函数存在eax寄存器里面的返回值给c。

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c的值从0变成了30。

答案：

局部变量是怎么创建的？

在函数栈帧里面划定一块区域给局部变量。

为什么局部变量的值是随机值？

因为局部变量不初始化的时候，值是我们随机放进去的。就像这里面的CCCCCCCC。

函数是怎么传参的？传参的顺序是怎么样的？

还没调用函数的时候就push，push，把这两个要用的实参压栈压进去。然后调用的时候通过指针偏量来调用这两个压栈压进去的值。

实参和形参是什么关系？

形参是实参的一份拷贝。但是形参不会影响实参。

函数调用是怎么做的？

上面讲过。

函数调用结束后怎么返回的？

我们在调用函数之前就把call指令的下一条指令的地址压栈压进去了。当我们调用完函数后，弹出ebp，和call指令下一条指令的地址后，esp指针往下走的时候就可以跳转到call指令下一条指令的地址。返回值是通过寄存器来传递回来的。