（栈帧和函数调用一）栈帧，函数调用与栈的关系

一，栈帧的介绍
二，函数调用与栈的关系
三，汇编演示
四，总结

在计算机科学中，栈是一个特殊的容器，用户可以将数据压入栈中（入栈，push），也可以将已经压入栈中的数据弹出（出栈，pop），但栈容器必须准守一个规则：先入栈的数据后出栈（First In Last Out,FIFO）。
在计算机系统中，栈是一个具有以上属性的动态内存区域（这里的动态指的是栈的空间可以动态增长或减小）。程序可以将数据压入栈中，也可以将数据从栈顶弹出。压栈使得栈空间增大，出栈使得栈空间减小。栈的空间总是自顶向下增长的（由高地址向低地址扩展）。

一，栈帧的介绍

栈在程序空间中有着非常重要的地位，栈中保存了一个函数调用所需的维护信息，这就是我们常说的栈帧，栈帧一般包括以下几方面内容：
1）函数的返回地址（用于返回函数调用处）和参数
2）临时变量：包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量
3）保存的上下文：包括在函数调用前后需要保持不变的寄存器。
在i386中，一个函数的活动记录范围由ebp和esp两个寄存器来
划定，其中esp寄存器始终指向栈顶，同时也指向当前函数的活动记录的顶部；ebp寄存器指向栈底。ebp又被称为帧指针，esp被称为栈指针。
栈帧是是相对于每一个函数调用而言的，是独立的。

二，函数调用与栈的关系

一个函数的调用分为以下几步;
1）将函数参数按照函数定义约定依次压入栈中（_stdcall，_cdcel等）
2）将当前指令的下一条指令（也就是函数返回地址）压入栈中
3）跳转到函数体执行函数
4）栈帧调整：
a) Push ebp：将ebp压入栈中，（old ebp）
b) Move sbp,esp：将esp的值赋给ebp，这时ebp指向栈顶位置，而栈顶就是old ebp
c) Sub esp,XXX栈上分配临时空间，push XXX/pop XXX保存某些寄存器的值
d) mov eax, xxx：保存被调用函数的返回值到寄存器eax中
e) move esp,ebp：恢复esp栈顶指针，同时回收栈上的局部变量
f) pop ebp：恢复ebp栈底指针
g) ret：从栈中取出返回地址，并jump到该地址

三，汇编演示

以一个简单的函数为例：

Int fun()
{return 1;
}

对该函数反汇编结果如下：（vs编译器调试在函数入口处打断点，调试-窗口-反汇编）

     第1-2行，保存了旧的ebp，并让ebp指向当前的栈顶。
     第3行，将esp栈顶扩展了0XC0个字节，这一大段空出来的空间用来存储局部变量，临时数据或者调试信息。
     第4-6行，将ebx,esi,edi三个寄存器的值保存到了栈上，这三个寄存器的值在函数随后的执行中可能被修改，所以要先保存一下这些寄存器原本的值，以便退出函数时恢复。
     第7-12行，也就是return 1之前是一些调试信息，其中请注意有一步是将eax赋值为0xCCCCCCCC，而eax是用来接受函数返回值的寄存器。
     第13行，将函数返回值1赋值给eax寄存器。
     第14-16行，从栈上恢复ebx,esi,edi三个寄存器的值
     第17行，将esp值加上0XC0个字节，恢复到原先的栈顶
     第18-21行，ebp出栈，恢复原先的栈底
     第22行，使用ret指令返回。

四，总结

1，栈帧是一个函数活动的记录，通过栈帧我们可以进行函数调用参数传递，以及函数返回值调用路径的回溯。
2，函数的返回值是保存在eax寄存器中，在i386中，它是一个32位的寄存器，占4个字节（那么大于4个字节的函数返回值如何传递呢？本系列文章后续揭晓）
3，函数调用的过程中，有进行栈的扩容操作，用于存放函数的入参，临时变量等一些信息，当函数调用结束后，这一部分栈空间会通过栈顶指针（esp寄存器）的移动被回收掉。

参考文献：
1，《程序员的自我修养:链接、装载与库》第十章第二节

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