函数调用过程

今天突然看到有人私信我说一直没写函数调用过程（栈帧的形成和销毁过程）这篇博文，赶紧补上。

刚看的栈帧内容时，我很迷惑，我觉得栈帧创建和销毁很麻烦，几句话根本说不完，而且我好像描述不清楚他的过程，所以在博文里面遇到函数调用我就规避了。现在再写栈帧调用过程，我觉得其实这个过程没有那么困难（不过还是有些抽象，毕竟计算机底层怎么运行我们也不是很明白）。

栈帧的创建的销毁过程例子代码：

int Add(int x,int y)
{
int sum = 0;
sum = x + y;
return sum;
}

int main ()
{
int a = 10;
int b = 12;
int ret = 0;
ret = Add(a,b);
return 0;
}

今天主要用汇编代码去讲述这个过程，首先介绍几个寄存器和简单的汇编指令的意思。

先看几个函数调用过程涉及到的寄存器：

（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最上面一个栈帧的底部。

（3）eax 是”累加器”(accumulator), 它是很多加法乘法指令的缺省寄存器。

（4）ebx 是”基地址”(base)寄存器, 在内存寻址时存放基地址。

（5）ecx 是计数器(counter), 是重复(REP)前缀指令和LOOP指令的内定计数器。

（6）edx 则总是被用来放整数除法产生的余数。

（7）esi/edi分别叫做”源/目标索引寄存器”(source/destination index),因为在很多字符串操作指令中, DS:ESI指向源串,而ES:EDI指向目标串.

在32位平台上，ESP每次减少4字节。

再看几条简单的汇编指令：

mov ：数据传送指令，也是最基本的编程指令，用于将一个数据从源地址传送到目标地址（寄存器间的数据传送本质上也是一样的）

sub：减法指令

lea：取偏移地址

push：实现压入操作的指令是PUSH指令

pop：实现弹出操作的指令

call：用于保存当前指令的下一条指令并跳转到目标函数。

这些指令当然能看懂最好，可以让你很深刻的理解函数调用过程，不能看懂就只能通过我的描述去理解了。

进行分析之前，先来了解下内存地址空间的分布：



栈空间是向低地址增长的，主要是用来保存函数栈帧。 栈空间的大小很有限，仅有区区几MB大小

汇编代码实现：

main函数汇编代码：

int main ()
{
011B26E0  push        ebp
011B26E1  mov         ebp,esp
011B26E3  sub         esp,0E4h
011B26E9  push        ebx
011B26EA  push        esi
011B26EB  push        edi
011B26EC  lea         edi,[ebp-0E4h]
011B26F2  mov         ecx,39h
011B26F7  mov         eax,0CCCCCCCCh
011B26FC  rep stos    dword ptr es:[edi]
int a = 10;
011B26FE  mov         dword ptr [a],0Ah
int b = 12;
011B2705  mov         dword ptr ,0Ch
int ret = 0;
011B270C  mov         dword ptr [ret],0
ret = Add(a,b);
011B2713  mov         eax,dword ptr [b]
011B2716  push        eax
011B2717  mov         ecx,dword ptr [a]
011B271A  push        ecx
011B271B  call        @ILT+640(_Add) (11B1285h)
011B2720  add         esp,8
011B2723  mov         dword ptr [ret],eax
return 0;
011B2726  xor         eax,eax
}
011B2728  pop         edi
011B2729  pop         esi
011B272A  pop         ebx
011B272B  add         esp,0E4h
011B2731  cmp         ebp,esp
011B2733  call        @ILT+450(__RTC_CheckEsp) (11B11C7h)
011B2738  mov         esp,ebp
011B273A  pop         ebp
011B273B  ret

Add函数汇编代码：

int Add(int x,int y)
{
011B26A0  push        ebp
011B26A1  mov         ebp,esp
011B26A3  sub         esp,0CCh
011B26A9  push        ebx
011B26AA  push        esi
011B26AB  push        edi
011B26AC  lea         edi,[ebp-0CCh]
011B26B2  mov         ecx,33h
011B26B7  mov         eax,0CCCCCCCCh
011B26BC  rep stos    dword ptr es:[edi]
int sum = 0;
011B26BE  mov         dword ptr [sum],0
sum = x + y;
011B26C5  mov         eax,dword ptr [x]
011B26C8  add         eax,dword ptr [y]
011B26CB  mov         dword ptr [sum],eax
return sum;
011B26CE  mov         eax,dword ptr [sum]
}
011B26D1  pop         edi
011B26D2  pop         esi
011B26D3  pop         ebx
011B26D4  mov         esp,ebp
011B26D6  pop         ebp
011B26D7  ret

。 下面图中详细描述了调用过程地址变化（此处所有地址是取自32位windows系统vs编辑器下的调试过程。）：



过程描述：

1、参数拷贝（参数实例化）。

2、保存当前指令的下一条指令，并跳转到被调函数。

[b]这些操作均在main函数中进行。

接下来是调用Add函数并执行的一些操作，包括：

1、移动ebp、esp形成新的栈帧结构。

2、压栈（push）形成临时变量并执行相关操作。

3、return一个值。

这些操作在Add函数中进行。

被调函数完成相关操作后需返回到原函数中执行下一条指令，操作如下：

1、出栈（pop）。

2、回复main函数的栈帧结构。（pop ）

3、返回main函数

这些操作也在Add函数中进行。 至此，在main函数中调用Add函数的整个过程已经完成。

总结起来整个过程就三步：

1）根据调用的函数名找到函数入口；

2）在栈中审请调用函数中的参数及函数体内定义的变量的内存空间

3）函数执行完后，释放函数在栈中的审请的参数和变量的空间，最后返回值（如果有的话）

如果你学了微机原理，你会想到cpu中断处理过程，是的，函数调用过程和中断处理过程一模一样。

函数调用约定：

这里再补充一下各种调用规定的基本内容。

_stdcall调用约定

所有参数按照从右到左压入堆栈，由被调用的子程序清理堆栈

_cdecl调用约定（The C default calling convention，C调用规定）

参数也是从右到左压入堆栈，但由调用者清理堆栈。

_fastcall调用约定

顾名思义，_fastcall的目的主要是为了更快的调用函数。它主要依靠寄存器传递参数，剩下的参数依然按照从右到左的顺序压入堆栈，并由被调用的子程序清理堆栈。

本篇博文是按调用约定__stdcall 调用函数。