C++函数调用栈的变化分析
程序中栈的基础知识
栈是向下生长的
向下生长指的是从内存的高地址-->低地址的方向拓展。
栈有栈底和栈顶，从上面可以知道栈顶的地址是比栈底的要低的。
对于X86体系的CPU而言，大概需要知道以下基础知识：
- ebp寄存器：一般叫做基址指针或者帧指针；
- esp寄存器：一般叫做栈指针
- ebp在没有改变之前始终指向栈底，ebp主要用于在堆栈中寻址
- esp会随着数据入栈和出栈变化，esp始终指向栈顶
函数调用的过程描述
若函数A调用函数B，那么A函数一般叫做调用者，B函数一般为被调用者，函数调用过程可以做如下描述
- 现将函数A的堆栈基址ebp入栈，用于保存之前任务信息
- 然后将函数A的栈顶指针esp的值赋给ebp，用作新的基址(这里就是函数B的栈底)
- 紧接着在新的ebp基础上开辟相应的空间当做被调用者B的栈空间，开辟空间一般用sub指令；
- 函数B返回后，从当前栈底ebp恢复为调用者A的栈顶esp，使得栈顶恢复成函数B被调用前的位置；
- 最后调用者A从恢复的栈顶弹出之前的ebp值(因为在函数调用前一步被压入堆栈)；这样ebp和esp都变成了调用函数B前的位置；
示意图如下所示
简单例子
函数调用示例代码
一个简单的函数调用例子
#include <iostream>
int __cdecl Add(int a, int b)
{
return a + b;
}
int main()
{
auto res = Add(2, 3);
std::cout << "2 + 3 = " << res << std::endl;
std::cout << "Hello World!\n";
}
函数调用过程汇编解析
-
在main函数调用Add函数之前，main函数的栈帧情况如下所示
-
当main函数调用Add函数的时候，汇编如下
auto res = Add(2, 3);
00E12618 push 3
00E1261A push 2
00E1261C call Add (0E111D6h)
00E12621 add esp,8
00E12624 mov dword ptr [res],eax
- 从调用Add函数的汇编语言中大概可以得出调用函数的大概模式就是如下：
push parameter_n
push parameter_...
push parameter_1
call funcName; 调用函数funcName， 加你个返回地址填入栈，并且跳转到funcName
main函数调用Add函数的栈示意图如下：
当call Add (0E111D6h) 进入Add函数之后，汇编语言如下所示
int __cdecl Add(int a, int b)
{
00E12300 push ebp
00E12301 mov ebp,esp
00E12303 sub esp,0C0h
00E12309 push ebx
00E1230A push esi
00E1230B push edi
00E1230C lea edi,[ebp-0C0h]
00E12312 mov ecx,30h
00E12317 mov eax,0CCCCCCCCh
00E1231C rep stos dword ptr es:[edi]
00E1231E mov ecx,offset _44E0C52E_AnalyseFunc@cpp (0E1F026h)
00E12323 call @__CheckForDebuggerJustMyCode@4 (0E11280h)
return a + b;
00E12328 mov eax,dword ptr [a]
00E1232B add eax,dword ptr [b]
}
00E1232E pop edi
00E1232F pop esi
00E12330 pop ebx
00E12331 add esp,0C0h
00E12337 cmp ebp,esp
00E12339 call __RTC_CheckEsp (0E1128Ah)
00E1233E mov esp,ebp
00E12340 pop ebp
00E12341 ret
在Add函数的汇编语言中可以看到开始的前3句，这里做如下解释
00E12300 push ebp; 进入新的函数，新函数也需要一个栈帧了，就必须将main函数的栈帧底部全部保存起来，栈顶则是作为一个新函数的栈底
00E12301 mov ebp,esp;上一个栈帧顶部就是这个栈帧的底部
00E12303 sub esp,0C0h;为当前栈帧开辟相应的空间
- main函数进入Add函数的示意图如下所示
当Add函数执行完之后，将执行ret 指令返回，并且esp指向Add函数栈帧底部(就是main 函数栈帧顶部)， 紧接着就是从弹出保存的ebp恢复现场，这样就回到了调用Add函数之前的状态。
