利用汇编查看C++函数调用
这篇文章的内容是一个老生常谈的问题----> 函数是如何被调用的。
本文用汇编代码研究函数调用的过程，参数调用的方式，函数值的返回。
1. 函数是如何实现调用的
函数的调用是用call 和 ret 指令实现的。这里首先简单说明下这call指令的作用：call指令与跳转指令相似，但是不同的是保持返回信息， 即将下一个指令入栈，当遇到ret的时候，返回到这个地址。
呵呵，有点抽象， 下面就用实例来说明，我们写下如下代码：
1 int add(int a, int b)
2 {
3 return a+b;
4 }
5
6 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
7 {
8 int a(1), b(2);
9 b = add(a,b);
10 return 0;
11 }
很简单的代码，这里我们关注的是add函数是如何被调用的，下面我们看下其汇编代码的实现
1 //int a(1), b(2);
2 004113FE mov dword ptr [a],1
3 00411405 mov dword ptr [b],2
4 //b = add(a,b);
5 0041140C mov eax,dword ptr [b]
6 0041140F push eax
7 00411410 mov ecx,dword ptr [a]
8 00411413 push ecx
9 00411414 call add (41109Bh)
10 00411419 add esp,8
11 0041141C mov dword ptr [b],eax
12 //return 0;
13 0041141F xor eax,eax
如上，红色的部分为调用的add函数的代码， 当调用add函数时相关寄存器的情况是
EIP = 0041109B
ESP = 0012FE78
EBP = 0012FF68
其中EIP是下一个指令的地址，而ESP就是保存了add函数的地址了。我们看以在memory窗口看下其值：
0x0012FE78 19 14 41 00
根据小字节存储顺序 其值应该为 00411419， 刚好为下一个指令的地址。
再来看下add函数内部的调用情况：
1 int add(int a, int b)
2 {
3 004113A0 push ebp
4 004113A1 mov ebp,esp
5 //……一大堆对esp的操作
6 004113C7 mov esp,ebp
7 004113C9 pop ebp
8 004113CA ret
9 }
这里我们需要注意的是 如上列出的指令就是所谓的堆栈平衡。首先ebp入栈， 然后把esp的值赋给ebp， 中间有一大堆对esp的操作， 最后把ebp的刚才保存的值赋给esp, ebp出栈。这样做的原因是为了中间对栈的操作不影响ebp的值，当函数返回时，其值依旧是刚进入此函数的ebp的值。
2. 函数参数的调用方式
一．堆栈方式
二．寄存器方式
三．全局变量
2.1 堆栈方式
如果函数通是堆栈方式的调用就必须要做如下两个方面:
1． 对应堆栈的顺序
2． 由谁来平衡堆栈(调用者还是子程序)
所以我们必须约定函数参数调用的方式。常见的调用约定由如下几个：
|
调用约定 |
_cdecl（C/C++的默认方式） |
pascal |
Stdcall(win32 API的默认方式) |
|
参数传递顺序 |
从右到在 |
从左到右 |
从右到在 |
|
平衡堆栈着 |
调用者 |
子程序 |
子程序 |
在这里我们看下_cdecl调用时如何实现的。还是本文的第一段代码，这里我们只观察其参数的传递：
1 0041140C mov eax,dword ptr [b]
2 0041140F push eax // ESP = 0012FE84
3 00411410 mov ecx,dword ptr [a]
4 00411413 push ecx
5 00411414 call add (41109Bh) //ESP = 0012FE7C
6 00411419 add esp,8 //ESP = 0012FE84
如上， 首先push b, 然后push a, 一切执行完之后在 00411419 平衡堆栈
这里需要指出的一点是栈是向下增长的，也就是说每一次push的时候，ESP的值会减少。
2.2 寄存器方式
寄存器传递函数参数的方式没有一个统一的标准，所以不同编译器的实现各有不同。这里只选取MSVC来说明。让在MSVC中采用_fasetcall来传递参数是，最左边的不大于4字节的参数分别放在ecx和edx中，寄存器用完以后就按照从右到左的顺序人栈。
我们可以看下如下的例子：
1 int _fastcall add(int a, int b, int c)
2 {
3 return a+b;
4 }
5
6 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
7 {
8 int a(1), b(2),c(3);
9 c = add(a,b,c);
10 return 0;
11 }
下面再来看下汇编代码
1 004113FE mov dword ptr [a],1
2 00411405 mov dword ptr [b],2
3 0041140C mov dword ptr [c],3
4 // c = add(a,b,c);
5 00411413 mov eax, dword ptr [c]
6 00411416 push eax //第三个参数，入栈
7 00411417 mov edx,dword ptr [b] //第二个参数，放入edx中
8 0041141A mov ecx,dword ptr [a] //第一个参数，放入ecx中
9 0041141D call add (4111D1h)
10 00411422 mov dword ptr [c],eax
如上，我们可以比较出参数调用的不同。其调用时第一个参数是放在ecx中，第二个参数是放入edx中。
3. 函数的返回值
函数的返回方式有两种：
1. Return 直接返回
2. 以引用方式返回
第一种方式，函数的返回值是放在eax中的，如果返回值的长度大于32，其高位会放在eax中。这个比较简单，这里不着重讨论。
我们这里着重看的是以引用方式返回， 我们敲下如下代码：
1 void swap(int& a, int& b)
2 {
3 int tmp = a;
4 a = b;
5 b = tmp;
6 }
7
8 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
9 {
10 int a(1), b(2);
11 swap(a,b);
12 return 0;
13 }
然后我们再来看其汇编对于add函数的实现：
1 0041140C lea eax,[b] //压地址入栈
2 0041140F push eax
3 00411410 lea ecx,[a]
4 00411413 push ecx
5 00411414 call swap (4111D6h)
6 00411419 add esp,8
7
8 //int tmp = a;
9 004113BE mov eax,dword ptr [a]
10 004113C1 mov ecx,dword ptr [eax]
11 004113C3 mov dword ptr [tmp],ecx
12 //a = b;
13 004113C6 mov eax,dword ptr [a]
14 004113C9 mov ecx,dword ptr [b]
15 004113CC mov edx,dword ptr [ecx]
16 004113CE mov dword ptr [eax],edx //指针的地址改变了
17 //b = tmp;
18 004113D0 mov eax,dword ptr [b]
19 004113D3 mov ecx,dword ptr [tmp]
20 004113D6 mov dword ptr [eax],ecx
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如上， 以16 行为列， 引用来作为函数的参数只是用地址来代替普通的值， 其他和一般值参数没有区别。
