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文章目录
- 前言
- 一、前期准备
- 1.寄存器
- 2.汇编指令
- 3.测试代码
- 二、解开函数栈帧的神秘面纱
- 1.栈帧大体轮廓
- 2.main函数栈帧的创建
- 3.main函数内执行有效代码
- 4.烫烫烫
- 5.函数参数的传递
- 6.add函数栈帧的创建
- 7.add函数内执行有效代码
- 8.add是如何获得参数的
- 9. add函数栈帧的销毁
- 10.main函数栈帧的销毁
- 三、总结
前言
学习过C语言后，你是否有一下疑问
- 局部变量在内存中是如何创建？
- 变量不初始化为什么是随机值?
- 函数是如何传参的？顺序是什么？
- 形参和实参是什么关系？
- 函数是如何调用以及返回的？
- 烫烫烫烫烫是怎么打印出来的呢？
带着这些疑问，我们来学习下面的知识：
一、前期准备
1.寄存器
| 名称 | 介绍 |
|---|---|
| eax | “累加器” 它是很多加法乘法指令的缺省寄存器。 |
| ebx | 基地址"寄存器， 在内存寻址时存放基地址 |
| ecx | 计数器，是重复(REP)前缀指令和LOOP指令的内定计数器。 |
| edx | 总是被用来放整数除法产生的余数。 |
| esi | 源索引寄存器 |
| edi | 目标索引寄存器 |
| ebp | “基址指针”，存放的是地址，用来维护函数栈帧（栈底指针） |
| esp | 专门用作堆栈指针，存放的是地址，用来维护函数栈帧（栈顶指针） |
相信学过微机原理的同学都应该了解这些，我们今天会重点使用这两个寄存器。
2.汇编指令
接下来还有一些汇编代码的含义：
- lea：Load effective address的缩写，取有效地址
- call：用于调用其他函数
- mov：数据传送指令，用于将一个数据从源地址传送到目标地址
- sub：减法，
- add：加法
- pop：出栈
- push：入栈或压栈
3.测试代码
#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 c = 0;c = add(a,b);printf("%d\n", c);return 0;
}
二、解开函数栈帧的神秘面纱
1.栈帧大体轮廓
学习过C语言的函数我们都知道，每一次的函数调用就会在内存中（栈区）创建一个空间。
main函数也是被调用的，但是谁来调用main函数呢？在VS2013中，通过调试我们可以发现
main函数被 __tmainCRTStartup() 调用
而 __tmainCRTStartup() 又被 mainCRTStartup() 调用，栈区一般是从高地址向低地址使用的所以我们可以画出下图：
2.main函数栈帧的创建
我们F10调试起来，然后转到反汇编就可以观察main函数是怎么执行的
首先，我们应该明白，在进入main函数之前。我们内存中应该是这样布局的：
然后我们进入main函数，执行汇编代码
- push ebp 进行压栈，ebp 在 __tmainCRTStartup() 上面压栈，我们通过监视和内存可以看到
esp地址减少了4个字节，并且内存中也有了ebp
- 接下来是 mov ebp,esp ，将esp的值传入ebp中（即将ebp指针移动到esp指向的位置）,可以看到ebp的地址发生了变化
- 在继续执行 sub esp,0E4h，将esp的内容减去0E4h（将esp移动到原esp-0E4h的位置，esp-0E4h地址减小)，esp的地址变小了，说明往上走了。
- 此时esp与ebp指向了另一块空间，正是为main函数开辟了栈帧
- 此时，又执行了三句push 代码，esp的地址依旧减小
- 接下来，执行 lea edi,[ebp-0E4h]，把 ebp - 0E4h 这个地址加载到 edi 里（建议使用vs2013,其它编译器版本太高，可能不会这样，）
- 这个0E4h是不是有点熟悉，我们的esp是不是也减过0E4h，所以我们的edi中放的就是esp在三次push之前的位置
接下来，执行一下代码
mov ecx,9，
mov eax,0CCCCCCCCh
rep stos dword ptr es:[edi]
这三句代码是什么意思呢？
就是从edi位置开始，ecx这么多的空间(9行的空间)，全部初始化为0CCCCCCCC
到这为止，main函数的栈帧就创建好了
3.main函数内执行有效代码
接下来，机器才开始执行我们在main函数中书写的代码
- mov dword ptr [ebp-8],0Ah ，把 0Ah(十进制为10) 放到 ebp-8 的位置
- mov dword ptr [ebp-14h],14h ，把 14h(20) 放到 ebp-14h的位置
- mov dword ptr [ebp-20h],0 ，把 0 放到 ebp-20h的位置
执行前：
执行后：
也就是
4.烫烫烫
此时，如果我们的变量未初始化，它里面存放的就是CCCCCCCC,那么你把他打印出来，是不是就是我们的随机值（烫烫烫烫烫）呢？很显然就是这个原因
5.函数参数的传递
add函数又是怎么创建的呢？我们继续执行代码
- eax,dword ptr [ebp-14]，这句代码就是将我们的20放进eax中
- push eax, ，然后push eax
- eax,dword ptr [ebp-8]，这句代码就是将我们的20放进ecx中
- 然后push ecx
这几句代码好像是在传递参数，可我们的add函数的栈帧还没有创建，那是在传参吗？----确实是在传参
6.add函数栈帧的创建
按 F11，进入到 Add 函数 ，该add 函数地址不一定与main 函数地址相连，但是add 函数的地址一定在main 函数地址上面
执行call指令后，我们发现它里面放的是一个地址——006118f7
仔细观察我们发现，这个地址就是call指令下一条指令的地址。那它记这个地址干什么呢？-----add函数调用完，回到call指令的下一条指令位置继续执行下面的代码
接下来，机器继续执行以下代码，和main函数栈帧创建时一样，这里就不在赘述了
7.add函数内执行有效代码
此时，c被设置为0
8.add是如何获得参数的
0061187C mov eax,dword ptr [ebp+8]
//将ebp+8位置的值放进eax ，eax=10
0061187F add eax,dword ptr [ebp+0Ch]
//eax再加上ebp+12位置的值 ,eax =eax + 20 = 30
00611882 mov dword ptr [ebp-8],eax
//再将eax放到ebp-8位置
这里我们发现，函数的参数是在栈中找到的我们之前压进栈中的值，其实我的add函数压根就没有去找a,b。这更加证实了形参是实参的一份临时拷贝
此时，已经算出了结果，我们是怎么返回的呢？
00611885 mov eax,dword ptr [ebp-8]
将ebp-8位置的值放进eax寄存器中，add函数结束z的值就销毁了，但是寄存器不会销毁，刚好可以带回我们的值。
9. add函数栈帧的销毁
执行pop弹出栈，esp地址增大
执行这两句代码。esp移动到ebp位置。ebp移动到以前的ebp位置，esp再pop一次
执行最后一条ret指令，此时该位置刚好是call指令的下一条指令的地址。
10.main函数栈帧的销毁
再执行esp+8，即向高位移动，实际上这条指令就是在销毁我们的形参
此时，再执行 006118FA mov dword ptr [ebp-20h],eax ----将eax中的值放在ebp-20（c）中，而eax中刚好又放的是我们add函数执行的结果
接下来就是打印值
销毁eax中的值
main函数函数栈帧销毁，都与上面类似，这里不多做赘述
三、总结
- 局部变量在内存中是如何创建？
首先为这个函数分配好栈帧空间，并初始化一部分空间为CCCCCCCC，再为局部变量分配空间并初始化
- 变量不初始化为什么是随机值?
因为是在栈帧创建时的随机初始化为CCCCCCCC
- 函数是如何传参的？顺序是什么?
在调用函数前，形参已经被压入到栈中。进入函数后，通过指针偏移找到参数
- 形参和实参是什么关系？
形参是实参的一份临时拷贝
- 函数是如何调用以及返回的？
函数会在调用前就记住，调用位置下一条指令的地址，调用结束后，直接回到调用位置下一条指令
- 烫烫烫烫烫是怎么打印出来的呢？
还是因为栈帧创建时的随机初始化为CCCCCCCC
如有错误，请大佬指正！