从汇编看c语言函数调用

      学C语言时，就听老师说函数调用时是通过栈来记录信息，又听说什么“保留现场”,"恢复现场"一些既听不懂，也不知道怎么弄懂的东西。最近正在学习Linux下的汇编，现在就通过一个简单的例子来展示一下汇编级的函数调用，这样能够增加大家对C语言的理解。虽然并不是很完善，但是足够阐明函数调用的思想。

在Linux下通过命令gcc -S functest.c，可以生成汇编程序functest.s

//functest.c

#include <stdio.h>

void func(int a, int b)

{

    int c;

    int d;

    c = a;

    d = b;

}

int main()

{

    func(2, 3);

    return 0;

}

在Linux下通过命令gcc -S functest.c，可以生成汇编程序functest.s

     首先可以看到一点，一个简单的C程序的汇编却是如此之长，可以想到良好的程序书写习惯有多大的好处。

     言归正传，我们不分析每条指令都是什么意思，我们重点看函数调用那一部分。

我们注意在调用call func之前，第25,26,27行是为func准备参数。首先把%esp减去8个字节，这是因为在Linux中int型为4个字节（想想谭浩强C语言程序设计书中说int为2个字节？这东西依赖于具体的操作系统和编译器），即手动修改栈指针，可以发现C语言中函数参数是保存在栈中的，进一步，我们发现gcc把3先压入栈中，之后是2，可以说明，C中函数参数的压栈顺序和函数书写顺序正好相反。执行完这3条指令后，栈中的内容如下：

之后28行调用func，通过call指令。执行call指令时，不仅仅去调用func函数，而且做了一个我们程序员看不到的动作，就是把下一条指令的地址压入到栈中。这点我们稍后会讲到，而且从这我们也能略窥到，函数名只不过是地址的别名，只不过是为了方便程序员理解，我们可以完全用16进制地址取代这些别名，当然计算机并不觉得用地址比用别名更困难。

      现在我们进入func。6,7行的两条指令可以认为是套路，具体原因可以见[注1]。先把%ebp的值压入栈，之后把栈顶赋给%ebp，隐约我们可以猜到，因为在这里修改了%ebp，而又不想原来的%ebp被覆盖，那么只好先把原来的%ebp存储到栈中，必要的时候可以在栈中恢复原来的%ebp。第8行，将栈顶向下移，这个操作的目的是为函数中的临时变量在栈中分配存储空间。有人会想为什么不用其它的内存或者寄存器去存储临时变量？这是因为如果为大型项目编写程序，要跟踪哪些变量使用内存，而哪些使用寄存器简直就是恶梦，所以C中用栈存储临时变量，因为在栈在函数调用后会释放或者清空，那么这些变量是不可能被其它函数所调用，故这也是“局部变量”的由来。这个行为也使程序员在函数中要对操作得非常小心，例如我们在函数中开了一个很大的数组，那么在为这个数组开辟栈空间时，很可能出现段错误。执行完6,7,8三行后，栈中的内容如下：

9,10行是把3赋值给d，11,12是把2赋值给c。那么栈中的内容确定下来如下：

      可以看到，有两个为局部变量开辟的占空间实际并没有被使用到。

      有人现在有疑问那个标记”XXXX”的单元式干什么用的，现在我来告诉你那个其实就是函数的返回地址，记得我前面说过，call指令会把调用函数后的下一条指令地址入栈，那么那个地址就存在XXXX那个单元中，这样执行完函数时可以根据栈中的这个地址返回到主调用程序，继续运行。那么完整的栈内容如下：

这样函数基本执行完毕，leave是恢复调用func之前的栈内容和%ebp内容，完全可以用以下指令替代:

movl %ebp, %esp

popl %ebp

 

ret 指令就是返回到主程序，不赘述。

30行为主程序中从栈中删除调用func时的参数2,3。

 

      这样一个函数的完整调用过程就给大家展示完了，希望对大家有所帮助。本人刚学汇编，如有错误，还望大家指出。

 

注1：这样做，是为了对函数参数容易进行读取。在设计之初，考虑到用根据%esp和偏移量来对栈中的参数进行访问，但是由于在函数中%esp极有可能改变，那么维护这个偏移量也变的复杂，所以利用%ebp记录进入函数时栈指针的位置，而%ebp在这个函数中不会被改变，那么通过%ebp去定位函数参数就变的非常容易，所以一般有人把%ebp也称为栈底指针，而这也成为了汇编程序员的习惯。