函数栈帧的创建和销毁(2)

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接上篇文章继续介绍函数栈帧的创建和销毁过程

3.3.6 函数栈帧的创建

这里能看到main 函数转化来的汇编代码如上篇文章所示。
接下来我们就一行行拆解汇编代码:

00BE1820 push ebp //把ebp寄存器中的值进行压栈,此时的ebp中存放的是
invoke_main函数栈帧的ebp,esp-4
00BE1821 mov ebp,esp //move指令会把esp的值存放到ebp中,相当于产生了main函数的
ebp,这个值就是invoke_main函数栈帧的esp
00BE1823 sub esp,0E4h //sub会让esp中的地址减去一个16进制数字0xe4,产生新的
esp,此时的esp是main函数栈帧的esp,此时结合上一条指令的ebp和当前的esp,ebp和esp之间维护了一
个块栈空间,这块栈空间就是为main函数开辟的,就是main函数的栈帧空间,这一段空间中将存储main函数
中的局部变量,临时数据已经调试信息等。
00BE1829 push ebx //将寄存器ebx的值压栈,esp-4
00BE182A push esi //将寄存器esi的值压栈,esp-4
00BE182B push edi //将寄存器edi的值压栈,esp-4
//上面3条指令保存了3个寄存器的值在栈区,这3个寄存器的在函数随后执行中可能会被修改,所以先保存寄
存器原来的值,以便在退出函数时恢复。
//下面的代码是在初始化main函数的栈帧空间。
//1. 先把ebp-24h的地址,放在edi中
//2. 把9放在ecx中
//3. 把0xCCCCCCCC放在eax中
//4. 将从edp-0x2h到ebp这一段的内存的每个字节都初始化为0xCC
00BE182C lea edi,[ebp-24h]
00BE182F mov ecx,9
00BE1834 mov eax,0CCCCCCCCh
00BE1839 rep stos dword ptr es:[edi]

上面的这段代码最后4句,等价于下面的伪代码:

edi = ebp-0x24;
ecx = 9;
eax = 0xCCCCCCCC;
for(; ecx = 0; --ecx,edi+=4)
{
*(int*)edi = eax;
}

 

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之所以上面的程序输出“烫”这么一个奇怪的字,是因为main函数调用时,在栈区开辟的空间的其中每一个字节都被初始化为0xCC,而arr数组是一个未初始化的数组,恰好在这块空间上创建的,0xCCCC(两个连续排列的0xCC)的汉字编码就是“烫”,所以0xCCCC被当作文本就是“烫”。 

接下来我们再分析main函数中的核心代码:

int a = 3;
00BE183B mov dword ptr [ebp-8],3 //将3存储到ebp-8的地址处,ebp-8的位置其实就
是a变量
int b = 5;
00BE1842 mov dword ptr [ebp-14h],5 //将5存储到ebp-14h的地址处,ebp-14h的位置
其实是b变量
int ret = 0;
00BE1849 mov dword ptr [ebp-20h],0 //将0存储到ebp-20h的地址处,ebp-20h的位
置其实是ret变量
//以上汇编代码表示的变量a,b,ret的创建和初始化,这就是局部的变量的创建和初始化
//其实是局部变量的创建时在局部变量所在函数的栈帧空间中创建的
//调用Add函数
ret = Add(a, b);
//调用Add函数时的传参
//其实传参就是把参数push到栈帧空间中
00BE1850 mov eax,dword ptr [ebp-14h] //传递b,将ebp-14h处放的5放在eax寄存器
中
00BE1853 push eax //将eax的值压栈,esp-4
00BE1854 mov ecx,dword ptr [ebp-8] //传递a,将ebp-8处放的3放在ecx寄存器中
00BE1857 push ecx //将ecx的值压栈,esp-4
//跳转调用函数
00BE1858 call 00BE10B4
00BE185D add esp,8
00BE1860 mov dword ptr [ebp-20h],eax

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Add函数的传参

//调用Add函数
ret = Add(a, b);
//调用Add函数时的传参
//其实传参就是把参数push到栈帧空间中,这里就是函数传参
00BE1850 mov eax,dword ptr [ebp-14h] //传递b,将ebp-14h处放的5放在eax寄存器
中
00BE1853 push eax //将eax的值压栈,esp-4
00BE1854 mov ecx,dword ptr [ebp-8] //传递a,将ebp-8处放的3放在ecx寄存器中
00BE1857 push ecx //将ecx的值压栈,esp-4
//跳转调用函数
00BE1858 call 00BE10B4
00BE185D add esp,8
00BE1860 mov dword ptr [ebp-20h],eax

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函数调用过程

//跳转调用函数
00BE1858 call 00BE10B4
00BE185D add esp,8
00BE1860 mov dword ptr [ebp-20h],eax

 call 指令是要执行函数调用逻辑的,在执行call指令之前先会把call指令的下一条指令的地址进行压栈操作,这个操作是为了解决当函数调用结束后要回到call指令的下一条指令的地方,继续往后执行。

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当我们跳转到Add函数,就要开始观察Add函数的反汇编代码了。

int Add(int x, int y)
{
00BE1760 push ebp //将main函数栈帧的ebp保存,esp-4
00BE1761 mov ebp,esp //将main函数的esp赋值给新的ebp,ebp现在是Add函数的ebp
00BE1763 sub esp,0CCh //给esp-0xCC,求出Add函数的esp
00BE1769 push ebx //将ebx的值压栈,esp-4
00BE176A push esi //将esi的值压栈,esp-4
00BE176B push edi //将edi的值压栈,esp-4
int z = 0;
00BE176C mov dword ptr [ebp-8],0 //将0放在ebp-8的地址处,其实就是创建z
z = x + y;
//接下来计算的是x+y,结果保存到z中
00BE1773 mov eax,dword ptr [ebp+8] //将ebp+8地址处的数字存储到eax中
00BE1776 add eax,dword ptr [ebp+0Ch] //将ebp+12地址处的数字加到eax寄存中
00BE1779 mov dword ptr [ebp-8],eax //将eax的结果保存到ebp-8的地址处,其实
就是放到z中
return z;
00BE177C mov eax,dword ptr [ebp-8] //将ebp-8地址处的值放在eax中,其实就是
把z的值存储到eax寄存器中,这里是想通过eax寄存器带回计算的结果,做函数的返回值。
}
00BE177F pop edi
00BE1780 pop esi
00BE1781 pop ebx
00BE1782 mov esp,ebp
00BE1784 pop ebp
00BE1785 ret

 代码执行到Add函数的时候,就要开始创建Add函数的栈帧空间了。
在Add函数中创建栈帧的方法和在main函数中是相似的,在栈帧空间的大小上略有差异而已。
1. 将main函数的ebp 压栈
2. 计算新的ebp 和esp
3. 将ebx ,esi ,edi 寄存器的值保存
4. 计算求和,在计算求和的时候,我们是通过ebp 中的地址进行偏移访问到了函数调用前压栈进去的参数,这就是形参访问。
5. 将求出的和放在eax 寄存器准备带回

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图片中的a’ 和b’ 其实就是Add 函数的形参x , y 。这里的分析很好的说明了函数的传参过程,以及函数在进行值传递调用的时候,形参其实是实参的一份拷贝。对形参的修改不会影响实参。 

 3.3.7 函数栈帧的销毁

当函数调用要结束返回的时候,前面创建的函数栈帧也开始销毁。
那具体是怎么销毁的呢?我们看一下反汇编代码:

00BE177F pop edi //在栈顶弹出一个值,存放到edi中,esp+4
00BE1780 pop esi //在栈顶弹出一个值,存放到esi中,esp+4
00BE1781 pop ebx //在栈顶弹出一个值,存放到ebx中,esp+4
00BE1782 mov esp,ebp //再将Add函数的ebp的值赋值给esp,相当于回收了Add函数的栈
帧空间
00BE1784 pop ebp //弹出栈顶的值存放到ebp,栈顶此时的值恰好就是main函数的ebp,
esp+4,此时恢复了main函数的栈帧维护,esp指向main函数栈帧的栈顶,ebp指向了main函数栈帧的栈
底。
00BE1785 ret //ret指令的执行,首先是从栈顶弹出一个值,此时栈顶的值就是call指
令下一条指令的地址,此时esp+4,然后直接跳转到call指令下一条指令的地址处,继续往下执行。

 回到了call指令的下一条指令的地方:

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但调用完Add函数,回到main函数的时候,继续往下执行,可以看到:

00BE185D add esp,8 //esp直接+8,相当于跳过了main函数中压栈的
a'和b'
00BE1860 mov dword ptr [ebp-20h],eax //将eax中值,存档到ebp-0x20的地址处,
其实就是存储到main函数中ret变量中,而此时eax中就是Add函数中计算的x和y的和,可以看出来,本次函
数的返回值是由eax寄存器带回来的。程序是在函数调用返回之后,在eax中去读取返回值的。

其实返回对象时内置类型时,一般都是通过寄存器来带回返回值的,返回对象如果时较大的对象时,一般会在主调函数的栈帧中开辟一块空间,然后把这块空间的地址,隐式传递给被调函数,在被调函数中通过地址找到主调函数中预留的空间,将返回值直接保存到主调函数的。到这里已经演示了main函数栈帧的创建,Add函数栈帧创建和销毁的过程,能够基本理解函数的调用过程,函数传参的方式。

 

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