C语言函数栈帧的创建和销毁详解

目录

• 写在前面
• Add函数的调用
• 函数传参
• Add函数栈帧的创建
• Add函数栈帧的销毁
• main函数栈帧的销毁
• 总结

写在前面

我们知道，每一次函数调用都需要在栈区上为其开辟一块空间，这块空间就叫做这个函数的栈帧。

而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（低地址）。

这样我们就了解了寄存器ebp和寄存器esp中存放的是地址，这两个地址是用来维护函数栈帧的。比如：调用main函数， 我们为main函数分配栈帧空间， 那么栈帧维护如下：

下面我们通过一段代码分析一下，函数栈帧创建和销毁的过程：（栈帧这部分内容在不同的编译器上实现存在差异， 但是思想大致都是一致的。本文是在vs2013编译器下实现的。）

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
	int z = 0;
	z = x + y;
	return z;
}
int main(void)
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int ret = 0;
	ret = Add(a, b);//计算a+b
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

我们在调试过程打开调用堆栈

可以看出，main函数是在__tmainCRTStartup函数内部被调用的，而__tmainCRTStartup函数又是在mainCRTStartup函数内部调用的。

为了能更加清楚的看到栈帧创建和销毁的过程，我们转到上面代码对应的反汇编代码：

int main(void)
{
009D3F40  push        ebp  //将edp压入栈帧
009D3F41  mov         ebp,esp  //将esp的值赋给edp
009D3F43  sub         esp,0E4h  //esp-0E4h
009D3F49  push        ebx
009D3F4A  push        esi
009D3F4B  push        edi
009D3F4C  lea         edi,[ebp+FFFFFF1Ch]
009D3F52  mov         ecx,39h
009D3F57  mov         eax,0CCCCCCCCh
009D3F5C  rep stos    dword ptr es:[edi]
	int a = 10;
009D3F5E  mov         dword ptr [ebp-8],0Ah
	int b = 20;
009D3F65  mov         dword ptr [ebp-14h],14h
	int ret = 0;
009D3F6C  mov         dword ptr [ebp-20h],0
	ret = Add(a, b);//计算a+b
009D3F73  mov         eax,dword ptr [ebp-14h]
009D3F76  push        eax
009D3F77  mov         ecx,dword ptr [ebp-8]
009D3F7A  push        ecx
009D3F7B  call        009D11F9
009D3F80  add         esp,8
009D3F83  mov         dword ptr [ebp-20h],eax
	printf("%d\n", ret);
009D3F86  mov         esi,esp
009D3F88  mov         eax,dword ptr [ebp-20h]
009D3F8B  push        eax
009D3F8C  push        9D5860h
009D3F91  call        dword ptr ds:[009D9118h]
009D3F97  add         esp,8
009D3F9A  cmp         esi,esp
009D3F9C  call        009D1140
	return 0;
009D3FA1  xor         eax,eax
}
009D3FA3  pop         edi
009D3FA4  pop         esi
009D3FA5  pop         ebx
009D3FA6  add         esp,0E4h
009D3FAC  cmp         ebp,esp
009D3FAE  call        009D1140
009D3FB3  mov         esp,ebp
009D3FB5  pop         ebp
009D3FB6  ret

main函数的调用 main函数栈帧的创建

经过刚才我们的理解，在准备调用main函数的时候，调用main函数的那个函数的栈帧已经开辟好了。

然后将ebp压入栈帧，保存了指向栈底的ebp的地址，而此时esp指向新的栈顶位置；接着将esp的值赋给了ebp，产生了新的ebp；用esp减去一个16进制数0E4H（这里就是为main函数预开辟空间）。紧接着三个压栈指令，分别将ebx,esi,edi,压入栈帧。加载完有效地址以后，将为main函数预开辟空间全部初始化为0xCCCCCCCC。最后创建了三个局部变量a,b,ret并进行了初始化。

Add函数的调用

函数传参

将b的值存入寄存器eax中,再将eax压入栈中；将a的值存入寄存器ecx中,再将将ecx压入栈中；这里看出参数是从右向左传递的。紧接着执行call指令，这里就是调用Add函数，同时将call指令的下一条指令的地址压入栈中，然后执行call指令的时候按F11 ， 就进入了Add函数内部。

Add函数栈帧的创建

首先将main()函数的ebp压入栈，保存指向main()函数栈帧底部的ebp的地址，此时esp指向新的栈顶位置；将esp的值赋给ebp，产生新的ebp，即Add()函数栈帧的ebp；给esp减去一个16进制数0E4H，这里是为Add()函数预开辟空间；紧接着三个压栈指令，分别将ebx,esi,edi,压入栈帧。加载完有效地址以后，将为Add函数预开辟空间全部初始化0xCCCCCCCC。在紧接着创建了变量z,将形参的a和b相加的结果存储到z中；最后将结果存储到eax寄存器中，通过寄存器带回了函数的返回值。

Add函数栈帧的销毁

edi、esi、ebx依次出栈,esp 会向下移动；然后将ebp的值赋给esp，使esp指向ebp指向的地方；接着ebp 出栈，同时将出栈的内容给ebp，此时ebp又指向了main函数栈帧的底部，最后执行ret 指令，表示出栈一次，并跳转到出栈的内容的地址处，也就是call指令的下一条指令处。

main函数栈帧的销毁

main函数栈帧的销毁和Add函数栈帧销毁的过程的思想都是一样的，这里就不做多赘述了。

总结

通过上面的例子，我们知道了局部变量是如何创建的，知道了为什么创建局部变量不初始化，会导致里面的内容是随机值;对函数是如何传参的，以及传参顺序是如何也有了较为深入的了解。

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