C语言函数调用堆栈详情分析

 一、C函数栈帧开辟以及回退过程

__cdecl(C语言默认调用方式,函数参数8字节以内,使用push。本节采用此方式)

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main函数的栈帧调用sum函数的栈帧,sum函数栈帧使用完了以后回退都是怎么进行的,要搞清楚这个问题必须得看汇编代码,汇编代码分为两种:inter x86(windows)和AT&T(unix)。这两种汇编非常相似,x86的汇编是从右向左看,unix的汇编是从左向右看的。

局部变量都是通过栈底指针ebp偏移访问,不生成符号,不属于数据,属于指令。

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形参压栈在C/C++中是从右向左压栈,因为要支持可变长参数,如果从左向右,编译器就不知道用户传入了多少实参,形参内存是在调用函数栈帧中开辟,每压栈一个实参,都会开辟一个形参的空间,栈顶指针esp都会减4字节。

实参压栈完成后需要调用call指令来执行sum函数,执行完sum函数后,执行完sum函数后需要回到调用指令(call)的下一条指令继续执行。

call指令做两件事:

  • 1.把下一行指令的地址入栈
  • 2.jmp跳转

栈空间图:

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执行call指令后,程序调到这里,不是sum函数的指令部分

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在编译阶段,所有汇编指令代码引用符号的地方全部不是合法的地址(因为我们当前文件可能引用外部的符号,而编译阶段是独立编译的,我们链接的时候才会进行符号解析、合并符号表等操作,之后再给符号分配内存地址),对于数据符号来说是零地址,对于函数符号来说是-4。那么当我们在链接阶段符号解析完成以后,得到每一个符号的具体地址,给数据符号分配的地址是绝对地址,给函数符号分配的地址是与下一行指令地址的一个偏移量,这样当程序需要跳转到某个函数地址的时候,取出PC寄存器保存的地址与该偏移量相加就得到函数的入口地址。

计算相对偏移量后就进入了sum函数,先执行下面一段指令,才执行我们写的sum函数

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每次执行一个函数前要执行三个操作:

  • 把调用方的栈底地址入栈(push ebp),让ebp指针指向当前函数的栈底(mov ebp,esp)
  • 移动栈顶指针esp,给被调用函数开辟栈帧(sub esp 44h)
  • 初始化新栈帧内存,把esp和ebp之间所有的栈内存全部初始化成0xCCCCCCCC(rep stos dword ptr [edi])无效值。

Linux为栈帧不分配初始值,windows会分配初始值,为0xCCCCCCCC(-858993460)

然后执行sum函数的指令:

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局部变量通过栈底指针ebp负向偏移访问,形参通过ebp正向偏移访问,eax为a+b的计算结果,将计算结果赋值给temp,return的时候将temp的值赋值给eax,给调用方返回

栈帧清退:

可以看到,开辟栈帧的时候我们对占内存进行了初始化,但是栈帧清退的时候仅仅就是修改了esp和ebp,没有做其他任何操作,如果我们此时通过一些手段去访问已被清退栈帧的内存,还是可以访问到的,因为数据还存在

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参数清除:

sum函数执行完成后,从PC寄存器中取出地址继续执行,这里PC寄存器存放的是call指令的下一行地址,这条指令做的操作是回退形参变量占的内存,形参内存由调用方开辟和释放。sum函数返回值由eax寄存器带回来。

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在被调用方执行完成后,通过pop ebp就知道应该回到哪(恢复栈底),再通过ret指令就知道回到哪以后从哪一行指令开始运行(取出栈顶元素放到PC寄存器里面,而栈顶元素存的就是call的下一行地址)
sum函数栈底保存的是main的栈底地址,main函数栈底保存的是调用main的函数的栈底地址

二、C函数调用约定和返回值

函数调用约定和返回值

到此这篇关于C语言函数调用堆栈详情分析的文章就介绍到这了,更多相关C函数调用堆栈内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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