函数调用过程栈帧变化详解

首先应该明白，栈是从高地址向低地址延伸的。每个函数的每次调用，都有它自己独立的一个栈帧，这个栈帧中维持着所需要的各种信息。寄存器ebp指向当前的栈帧的底部（高地址），寄存器esp指向当前的栈帧的顶部（地址地）。下图为典型的存取器安排，观察栈在其中的位置



 

入栈操作:push eax; 等价于 esp=esp-4,eax->[esp];如下图



出栈操作：pop eax; 等价于 [esp]->eax,esp=esp+4;如下图



我们来看下面这个C程序在执行过程中，栈的变化情况

void func(int m, int n) {

    int a, b;

    a = m;

    b = n;

}

main() {

...

    func(m, n);

L:  下一条语句

...

} 

 

在main调用func函数前，栈的情况，也就是说main的栈帧：



从低地址esp到高地址ebp的这块区域，就是当前main函数的栈帧。当main中调用func时，写成汇编大致是：

push m

push n; 两个参数压入栈

call func; 调用func，将返回地址填入栈，并跳转到func



当跳转到了func，来看看func的汇编大致的样子：

__func:

        push ebp; 这个很重要，因为现在到了一个新的函数，也就是说要有自己的栈帧了，那么，必须把上面的函数main的栈帧底部保存起                        ; 来，栈顶是不用保存的，因为上一个栈帧的顶部讲会是func的栈帧底部。（两栈帧相邻的）

        mov ebp, esp; 上一栈帧的顶部，就是这个栈帧的底部

        ;暂时先看现在的栈的情况



                 ;到这里，新的栈帧开始了

                 sub esp, 8   ;  int a, b 这里声明了两个int，所以esp减小8个字节来为a,b分配空间

                 mov dword ptr [esp+4], [ebp+12];   a=m

                 mov dword ptr [esp], [ebp+8]; b=n         

   这样，栈的情况变为：



                    ret 8     ;  返回，然后8是什么意思呢，就是参数占用的字节数，当返回后，esp-8，释放参数m,n的空间

 

由此可见，通过ebp，能够很容易定位到上面的参数。当从func函数返回时，首先esp移动到栈帧底部（即释放局部变量），然后把上一个函数的栈帧底部指针弹出到ebp,再弹出返回地址到cs:ip上，esp继续移动划过参数，这样，ebp,esp就回到了调用函数前的状态，即现在恢复了原来的main的栈帧。

vs2010 下局部变量地址分配

记得局部变量在栈中的地址是连续分配，今天在VS2010上发现局部变量在栈中的地址不是连续分配，查了一些资料，有的说是编译器的分配地址的算法不同而至。具体如下： 

C++代码  


#include <iostream>  

using namespace std;  

  

int main()  

{  

    int iv;  

    cout << "&iv " << &iv << endl;  

    cout << "iv " << iv << endl;  

    int iv2 = 1024;  

    cout << "&iv2 " << &iv2 << endl;  

    int iv3 = 999;  

    cout << "&iv3 " << &iv3 << endl;  

    int iv4 = 100,iv5 = 200,iv6 = 300;;  

    cout << "&iv4 " << &iv4 << endl;  

    cout << "&iv5 " << &iv5 << endl;  

    cout << "&iv6 " << &iv6 << endl;  

    int &reiv = iv2;  

    cout << "&reiv= " << reiv <<endl;  

    int &reiv2 = iv;  

    cout << "&reiv2= " << reiv2 <<endl;  

    int &reiv3 = iv;  

    cout << "&reiv3= " << reiv3 <<endl;  

    int *pi;  

    cout << "&pi= " << pi <<endl;  

    *pi = 5;  

    cout << "*pi" << *pi << endl;  

    pi = &iv3;  

    const double di = 2.0;  

    cout << "&di= " << &di <<endl;  

    const double maxWage = 10.0;  

    const double *pc = &maxWage;  

    cout << "pc= " << pc <<endl;  

    cout << "*pc= " << *pc <<endl;  

    return 0;  

}  

输出：&iv 003DFBCC 
     &iv1 003DFBC0  
     &iv2 003DFBB4 
     &iv3 003DFBA8 
     &iv4 003DFB9C 
他们之间的地址相差12bytes 其中4bytes用于存储数据，8bytes用于存储其它