x86汇编之栈与子程序调用
什么是栈
栈与普通数据结构所说的栈的概念是相似的，遵循后进先出原则。不同的是汇编中所说的栈是一个在内存中连续的保存数据的区域，也即是实际存在的内存区域，进栈和出栈遵循后进先出原则。
在x86架构中，栈是向下生长的，即栈顶指针小于栈底指针。
ESP
ESP是x86架构中用于保存当前栈顶位置的寄存器。更多详细内容请参阅参考资料[1]
下面的两对代码是相互等价的
入栈操作：
push eax
;修改栈顶指针
sub esp, 4 ; 由于是向下生长，所以esp - 4, 减去4是因为eax占4个字节
mov DWORD PTR SS:[ESP], eax ;放入esp指定的内存区域
出栈操作
pop eax
mov eax, dword ptr ss:[esp]
add esp, 4 ;理解同入栈，注意这两行代码顺序与入栈不同
清除栈顶数据
假如我们要清除栈顶的四个双字的数据，只需要修改ESP即可
add esp, 4 * 4 ; 一个双字占4个字节，共4个双字
EBP
栈的一个典型应用就是函数调用时的参数传递。ESP保存的是当前栈的栈顶指针，EBP保存的是当前stack frame的基址[2].
如[3]所述，在可执行环境中函数经常以stack frame的形式来进行参数传递和函数局部变量的访问。stack frame的概念使得每一个子程序（在汇编中函数通常称为子程序）都能够拥有独立的栈空间。当函数被调用时，以当前esp所在位置为基址创建了stack frame，当前的esp就是stack frame的栈帧基址，在执行其他命令之前需要把栈基址保存在ebp当中。
值得注意的是栈帧的概念是逻辑上的概念，实际上并不存在。一个进程仍然只是拥有一个栈，只是为了方便子程序内部的使用而引入了栈帧的概念。
standard entry sequence
有关更多在子程序调用中如何使用栈帧概念进行子程序调用请参阅[3:1].
一般而言，在子程序中首先要执行下面一段代码：
push ebp ;保存主调函数的栈帧基址
mov ebp, esp ;当前函数的栈帧基址
sub esp, X ;X表示函数中要用到的变量大小，用于分配空间
例如一个C程序的函数：
void MyFunction()
{
int a, b, c;
...
}
则对应汇编程序的进入代码为：
_MyFunction:
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, 12 ;4 * 3, int 类型是dword
若对上面的代码有：
a = 10;
b = 5;
c = 2;
则对应的汇编为：
mov [ebp - 4], 10
mov [ebp - 8], 5
mov [ebp - 12],2
为什么保存ebp
为了更好的理解ebp，我们考虑下面带有参数的函数
vod MyFunction2(int x, int y, int z)
{
...
}
汇编代码如下:
_MyFunction2:
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, 0; no local variables, most compilers will omit this line
当调用函数时MyFunction2(10,5, 2),在汇编中调用格式如下：
;通过栈进行参数传递
; 参数从右向左压入栈，这样第一个pop出来的数据即是第一个参数
push 2
push 5
push 10
call _MyFunction2
其中，call _MyFunction2等价于下列指令：
push eip + 2 ;return address is current address + size of two instructions
jmp _MyFunction2
进入到子程序之后就要执行entry sequence代码：
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, X; X为局部变量需要的字节数目
此时在栈中的内容如下：
: :
| 2 | [ebp + 16] (3rd function argument)
| 5 | [ebp + 12] (2nd argument)
| 10 | [ebp + 8] (1st argument)
| RA | [ebp + 4] (return address)
| FP | [ebp] (old ebp value)
| | [ebp - 4] (1st local variable)
: :
: :
| | [ebp - X] (esp - the current stack pointer. The use of push / pop is valid now)
就目前看来似乎并没有必要使用ebp，因为单单使用esp也能够解决问题，但是利用esp访问变量是不可靠的，因此需要ebp去访问变量，因此需要保存旧的ebp的值。
Standard Exit Sequence
standard exit sequence是用于撤销standard entry sequence的。
void MyFunction3(int x, int y, int z)
{
int a, b, c;
...
return;
}
_MyFunction3:
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, 12 ; sizeof(a) + sizeof(b) + sizeof(c)
;x = [ebp + 8]
;y = [ebp + 12]
;z = [ebp + 16]
;a = [ebp - 4] = [esp + 8]
;b = [ebp - 8] = [esp + 4]
;c = [ebp - 12] = [esp]
mov esp, ebp ; 这一步是直接把栈顶指针指向保存返回地址的地方
; 直接消除了局部变量的影响
pop ebp
ret 12 ; sizeof(x) + sizeof(y) + sizeof(z)
