栈帧和函数调用 函数返回值的传递（返回值）[]操作符

（栈帧和函数调用三）函数返回值的传递

置顶Simple Simple于 2019-11-13 22:07:25 发布9531 收藏 6

分类专栏： 程序员的自我修养 文章标签： 函数返回对象 拷贝构造 函数调用

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（栈帧和函数调用三）函数返回值的传递

• 一，函数返回值在5-8字节之间
• 二，函数返回值超过8字节
• 三，使用对象作为函数返回值
• 四，总结

 

     在本系列第一篇文章的总结中，我们提到过，从该例子的汇编代码中可以看到，函数的返回值是保存在eax寄存器中，在x86环境中，eax是一个32位的寄存器，只占有4个字节，对于函数返回值超过4个字节的情况又是如何传递的呢？下面我们分为三种情况进行分析：（本文基于32位的程序分析）
（1）函数返回值在5-8字节之间
（2）函数返回值超过8字节

一，函数返回值在5-8字节之间

     对于返回5-8字节对象的情况，几乎所有的调用惯例都是采用eax和edx联合返回的方式进行的。其中，eax寄存器存储要返回的低4字节，而edx寄存器存储要返回的高4字节，此处暂不分析，后面有时间再补上。

二，函数返回值超过8字节

     将上述代码中的char大小调整为128，进入调试模式，查看反汇编代码为：
     在调用Test函数（call Test）之前，先将栈上的一个地址（ebp-254h）存储在eax中，接着将这个地址压入栈中，接着再调用Test函数，从上一节我们分析的函数入参方式来看，这种形式很明显就是将该地址作为一个隐形参数传入了Test()中。
     5-8行表达的意思是将eax地址指向的位置上的20h个双字（4个字节）拷贝到ebp-1CCh的位置上。8-10行表达的意思是将ebp-1CCh地址指向位置上的20个h字节拷贝到info中，而info就是接收函数返回值的临时变量。
     从main函数的反汇编中，可以看到Test函数返回值是先存到ebp-1CCh指向的地址中，再由ebp-1CCh拷贝到info中的，那么Test函数是如何将返回值存于ebp-1CCh中的呢？
     我们再来看Test中的反汇编代码：

     直接看最后5行，将info(这是Test中的临时变量info)的地址存在esi寄存器中，再将esi的地址拷贝20h个双字（128个字节）到ebp+8中，再将ebp+8赋值给eax。此时的ebp实际指向栈上保存的旧的ebp，因此ebp+4指向压入栈中的返回地址，ebp+8则指向函数的参数（不明白原因的可以看第一篇文章（（栈帧和函数调用一）栈帧，函数调用与栈的关系））。前面说过，Test函数是没有参数的，只有一个隐形参数由函数的调用方传入，那就是ebp-1CCh（这个ebp是调用Test之前的ebp，称为为old_ebp）。

     至此整个调用思路就很清晰了：
（1）函数调用方在栈上额外开辟了一片空间，并将这块空间的一部分作为传递返回值的临时对象，我们称之为temp。
（2）将temp的地址作为隐藏参数传给被调用的函数Test()
（3）Test函数将数据拷贝给temp对象，并将temp对象的地址用存于eax寄存器中传出。
（4）Test函数返回后，函数调用方将eax指向的temp对象的内容拷贝给变量info

三，使用对象作为函数返回值

     从上面的分析中，我们可以看到，当返回值的类型过大时，C语言在函数调用返回时会使用一个临时的栈上内存区域作为中转，会导致返回值对象被拷贝两次：第一次是从被调用函数内部拷贝到栈上中转区，第二次是从栈上中转区拷贝到调用方的接收返回值中。下面我们以一个简单的例子来进行验证：

#include <iostream>

struct Info
{
	Info()
	{
		std::cout << "Info" <<std::endl;
	}
	Info(const Info& rhs)
	{
		std::cout << "Info(const Info& rhs)" << std::endl;
	}
	Info& operator=(const Info &rhs)
	{
		std::cout << "Info& operator=" << std::endl;
	}
};

Info Test()
{
	Info info;
	return info;
}

int main()
{
	Info info;
	info = Test();
	return 0;
}

     输出如下：

     当然上面的写法是为了展示一下效果，我们还可以将main函数中改一下来减少一次拷贝：

Info info = Test();

     那么此时就只会调用一次拷贝构造函数。此时汇编代码如下：

     可以看到在main函数中是直接将info的地址赋值给eax，再将eax入栈。

     而在Test中，在调用了拷贝构造函数之后，直接将ebp+8赋值给eax，而此时eax是等于ebp+8的，相当于直接将Test函数的返回值拷贝给了eax，也就是main中info变量的地址。

四，总结

1，正是由于函数返回对象造成的两次拷贝开销，当我们的对象较大时，这个开销会更加明显，因此，在C/C++编程中，对于超出8字节的对象，不要用作函数的返回值，而需要考虑使用指针或引用。
2，本文样例的环境是win7，vs2015，不同编译器对函数返回对象的拷贝清空不尽相同。