C语言拾遗(六)：分析C语言的函数调用过程
函数可以把大的计算任务分解成若干个较小的任务，我们可以基于函数进一步构造程序，而不需要重新编写一些重复代码。
C语言程序一般都由许多小的函数组成。今天一起看一下函数是怎么调用的。
用术语来讲，这叫做“过程调用”。
一个过程调用包括将数据和控制从代码的一部分传递到另一部分。另外，它还必须在进入时为过程的局部变量分配空间，并在退出时释放这些空间。
实现过程调用，编译器使用了一个基于栈的方法。栈，先进后出。机器用栈来传递过程的参数，存储返回信息，保存寄存器等等。
为单个过程分配的部分叫做一个“栈帧”。
如下图所示：（ubuntu的Pinta画的，唉，实在是简陋）
栈帧的边界由两个指针界定，帧指针EBP指向一帧开始的地方，栈指针指向栈的顶端。汇编代码经常看到基于EBP和ESP的偏移值。
讲这些理论的总是很无聊啊，来干货，上个最最简单的代码。
1 int add(int x, int y) 2 { 3 return x + y; 4 } 5 6 int main() 7 { 8 int arg1 = 0x222; 9 int arg2 = 0x666; 10 int sum = add(arg1, arg2); 11 12 return sum; 13 }
C代码就不用解释了吧，一个简单的求和函数add( )。
来看汇编。去掉了我认为无用，影响大家视觉的代码。还是逐行解释。
gcc -S call.c
1 add: 2 pushl %ebp ／压EBP，这里就是保存调用者main的 3 movl %esp, %ebp ／同main 4 movl 12(%ebp), %eax ／取x放eax 5 movl 8(%ebp), %edx ／取y放edx 6 addl %edx, %eax ／相加放eax 7 popl %ebp ／弹出ebp 8 ret 返回 9 main: 10 pushl %ebp ／压旧的EBP 11 movl %esp, %ebp ／ESP的值赋给EBP，这样main函数的栈帧开始的地方就放在EBP了 12 subl $24, %esp ／ESP减去24，由于我们的栈是向地址方向增长，所以这样相当与分配了24字节的栈空间 13 movl $546, -12(%ebp) ／arg1 0x222放在EBP后12字节处 14 movl $1638, -8(%ebp) ／arg2 0x666放在EBP后8字节处 15 movl -8(%ebp), %eax ／把arg2放eax 16 movl %eax, 4(%esp) ／把eax放esp+4，arg2->esp+4 17 movl -12(%ebp), %eax ／arg1放eax 18 movl %eax, (%esp) ／eax放esp，arg1->esp指向处 19 call add ／调用add函数 20 movl %eax, -4(%ebp) ／eax给ebp-4 21 movl -4(%ebp), %eax ／ebp-4再给eax，好废话啊，其实就是结果保存在eax了，gcc没加优化-O的结果 22 leave 23 ret
对着注释看，你是不是发现汇编的代码有点罗嗦，本来想gcc -O1优化一下的。谁知道一优化把我认为最能体现函数调用过程的
pushl %ebp
都优化没了。直接使用寄存器操作了，唉，谁让我的示例代码太简单了？鱼和熊掌不可兼得啊！
再解释关键的三个转移控制语句：
1. call function：将返回地址入栈，并跳转到function的起始处。返回地址是call后面那条语句的地址，我们这里就是汇编中的20行。
2. leave：使栈做好返回的准备。相当于如下语句：
movl %ebp， %esp //esp移动到ebp处
pop %ebp //ebp弹出，这样esp就指向返回地址了，以此达到“返回准备”
3. ret：返回，从栈中弹出地址，并跳转到这个位置。程序就从被调函数返回继续执行了。
好了，这样对照汇编，在纸上把栈画画，观察EBP和ESP值的变化，应该就能理解函数调用过程了吧。
最后，再让大家看一下栈中的数据，从而验证我的陈述，看看参数，局部变量，返回地址等是如何压栈的。
我是用gdb工具调试的时候，读出x的地址，因为这个地址肯定是栈上的，所以我就在这个地址附近打了一下内存的内容。
如果你有更好的，更简单的查看函数栈内容的方法，类似直接调dump_stack()函数的，请一定告诉我，先行谢过。
留言或mail：randyxw@gmail.com
(gdb) display &x
1: &x = (int *) 0xbffff2c0
(gdb) x/40xw 0xbffff280
0xbffff280: 0xbffff4f9 0x0000002f 0xbffff2dc 0xb7fc6ff4
0xbffff290: 0x080483f0 0x08049ff4 0x00000001 0x080482bd
0xbffff2a0: 0xb7fc73e4 0x0000000a 0x08049ff4 0x08048411
0xbffff2b0: 0xffffffff 0xb7e54196 0xbffff2d8 0x080483e7
0xbffff2c0: 0x00000222 0x00000666 0x080483f9 0x00000222
0xbffff2d0: 0x00000666 0x00000000 0x00000000 0xb7e3a4d3
0xbffff2e0: 0x00000001 0xbffff374 0xbffff37c 0xb7fdc858
0xbffff2f0: 0x00000000 0xbffff31c 0xbffff37c 0x00000000
0xbffff300: 0x0804820c 0xb7fc6ff4 0x00000000 0x00000000
0xbffff310: 0x00000000 0x17a069f6 0x2f0c8de6 0x00000000
main()的函数的栈帧用棕色表示，add()的用绿色表示。
可以看到，main函数的保存ebp是0，arg2 0x666存在bffff2d0处，arg1 0x222存在bffff2c0+12处。
0x080483e7是调add的返回地址，0xbffff2d8是压的EBP。
我们还看到，GCC开始为main分配的栈空间一共是32字节（棕色部分），但是实际使用的并没有这么多。也就是说，这里有明显的浪费。
这是因为，GCC坚持一个x86编程指导方针，一个函数使用的所有栈空间必须是16字节的整数倍。采用这个规则是为了保证访问数据的严格对齐（alignment）
关于对齐规则，我下次有机会再写个博客，跟大家分享。
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