汇编-程序运行时栈模型介绍

　　本文我们单考虑内存中的栈区域，考虑函数的调用、参数的传递和局部变量的使用——这一切在汇编的抽象级别是如果进行的。

　　(Contents from Assembly Language For x86 Processors Sixth Edition By Kip R.Irvine)

　　

　　首先一上来作者用了这么一段话非常精炼的总结了stack的几乎所有功能，其实要想完全掌握这个概念，脑中只要把调用子程序时生成stack的动态模型给记住即可。为了便于大家对stack模型的理解，我根据ebp相对固定的特点，将stack模型分为两部分，分别是ebp之下的空间和ebp之上的空间。

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1. EBP之下的空间

1.1 Prologue

在一进入子程序的时候，我们首先要做的是设置栈顶的位置，数据入栈出栈有esp掌控位置的变化，但我们也需要一个固定不变的位置来在内存中标记当前stack的具体位置，这项工作就由ebp寄存器来完成。

首先保存ebp的值，然后将ebp指向esp

 

1.2 Saving and Restoring Registers

Ideally,the registers in question should be pushed on the stack just after setting EBP to ESP,and just before reserving space for local variables.

通过书中的这句话我们可以很清晰的看到将寄存器的值push进栈（保存其值以便返回前恢复）这个步骤具体是在什么时候进行的，而我们之所以要保存一些寄存器的值，是因为在子程序的调用过程中，我们可能会需要借用一些寄存器来处理相应的数据，为了保护寄存器原来的值不被这次调用破坏，我们会选择先将其保存起来。这一行为的专业术语我们称之为保护现场。

 

1.3 Local Variables

Mysub proc
    push ebp
    mov ebp,esp
    sub esp,8
    mov DWORD PTR [ebp-4],10
    mov DWORD PTR [ebp-8],20
    mov esp,ebp
    pop ebp
    ret
Mysub endp

在我们想创建局部变量之前，首先要为他们在stack中开辟一段空间，而这个任务就由sub esp,8这条指令来完成，其内存模型如下图：

显而易见，ebp保持位置不变，esp进行相应的移动为局部变量的存储创造空间。那么这些创造出来的空间在子程序调用结束后该怎么处理呢？请见1.4

 

1.4 Epilogue

在runtime stack中为local variable和一些要保存原来值的registers预留了空间，在子程序调用结束后，这些空间必须要被释放出来，如果不释放，那么当pop ebp时，ebp就不能得到stack为他保留的值了。因此epilogue这一环节的意义可以总结为释放stack中ebp和esp之间的空间，从而使得ret 指令在调用结束后能将程序返回到正确的地址。

 

2. EBP之上的空间

2.1 Stack Parameters

push 6
push 5
call AddTwoNum

 上述语句的执行会产生下面的stack：

在调用子程序（subroutine）的时候，调用者会将实参push进栈，以便稍后的调用过程中使用。注意我们传递参数这一步是在调用（call）之前进行的，比如如下代码，要在调用计算两数和的子程序之前就将我们需要的参数push进栈。调用子程序的call指令就相当于将子程序的返回地址压栈。

 

2.2 参数空间的释放

我们看这样一个例子，在main函数中调用Example1函数，再在Example1中调用AddTwo函数，然后ret，通过这个例子来说明子程序返回时释放参数空间的重要性

我们先看一下程序的栈模型：

在AddTwo子程序调用结束后，ret指令会返回到当前ESP所指向的地址，也就是之前传递的参数5和6的位置，这就导致了错误的产生——我们没有跳转到return address上去啊！解决这种错误有两种方法，一是在caller中释放该调用的空间，另一个是在子程序中自行完成，二者的实现分别如下：

在caller中释放参数空间：

在子程序中释放空间：

（这种方法也被称为STDCALL Calling Convention）

通常情况下也就是子程序的连续或循环调用可能会出现此种错误，需要注意