ebp/栈帧/call stack
一.什么是ebp?
(1)ESP:栈指针寄存器(extended stack pointer),其内存放着一个指针,该指针永远指向系统栈最上面一个栈帧的栈顶。
(2)EBP:基址指针寄存器(extended base pointer),其内存放着一个指针,该指针永远指向系统栈(包含多个栈帧)最上面一个栈帧的底部。
二.什么是栈帧?
1.栈帧——整个系统调用路径上的某个函数占用的一个系统栈片段(帧)。
2.下图展示了两个栈帧的系统栈。
3.从上图可知,当前函数对应的栈帧的栈底(第一个压栈值)实际上压入的正是ebp寄存器的值,而这个值正是其caller栈帧的栈底。
4.ebp的值只会在发生函数调用的时候变化,并且是esp寄存器的一个快照。
push ebp
mov ebp,esp
上面两句话的意思是将ebp推入栈中,之后让ebp等于esp
为什么这么做呢?因为ebp作为一个用于寻址的固定值是有时间周期的。只有在某个函数执行过程中才是固定的,在函数调用与函数执行完毕后会发生改变。
在函数调用之前,将调用者的函数(caller)的ebp存入栈,以便于在执行完毕后恢复现场是还原ebp的值。
5.从上面main函数的反汇编也可以看出,栈帧的结构如下:
三.再举个简单的例子
C代码:
#include<stdio.h>int func(int a, int b)
{return a+b;
}int main(int argc, char **argv)
{int c = 0;c = func(0x5, 0x6);return 1;
}
对应的汇编代码:
func:pushl %ebpmovl %esp,%ebpmovl 8(%ebp),%eaxaddl 12(%ebp),%eaxjmp .L1
.L1:leave //movl ebp,esp; popl ebp, 回到func函数栈base pointer,弹出main的ebpret //popl eip(由call func那条指令压入的call func返回地址)
main:pushl %ebpmovl %esp,%ebp //main函数的栈base pointersubl $4,%esp //栈中预留func的返回值占用的4字节空间movl $0,-4(%ebp) //将栈中预留func的返回值空间清0pushl $6 //压入func参数,从最后一个参数到第一个参数依次压栈pushl $5call func //1.push eip; 2.跳转到func标号去执行movl %eax,-4(%ebp) //func的返回值写入栈中预留的空间movl $1,%eax //设置main的返回值为1jmp .L2
.L2:leave //相当于以下两条指令,movl ebp,esp; popl ebp, 回到main函数栈base pointer,弹出main的调用者的ebpret //popl eip
栈帧变化说明:
四.通过栈帧追踪某个函数的call stack
1.功能实现函数
// Record the current call stack in pcs[] by following the %ebp chain.
// 记录当前调用getcallerpcs的函数call stack的算法
void
getcallerpcs(void *v, uint pcs[])
{uint *ebp;int i;ebp = (uint*)v - 2; // 获取caller's caller的起始栈帧/* 一共记录10层调用栈 */for(i = 0; i < 10; i++){if(ebp == 0 || ebp < (uint*)KERNBASE || ebp == (uint*)0xffffffff)break;pcs[i] = ebp[1]; // saved %eip ———— 调用函数后返回地址ebp = (uint*)ebp[0]; // saved %ebp}for(; i < 10; i++)pcs[i] = 0;
}
2.假设有如下调用栈
kfree(char *v)acquire(&kmem.lock); //void acquire(struct spinlock *lk)getcallerpcs(&lk, lk->pcs);
3.getcallerpcs函数算法的实现原理展示在下图
参考:
实例讲解 xv6 的锁 - 知乎
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