札记之函数调用之帧栈

什么是栈帧 :

• 栈帧就是一个函数执行的环境：函数调用框架、函数参数、函数的局部变量、函数执行完后返回到哪里等等，栈是从高地址向低地址延伸的。
• 每个函数的每次调用，都有它自己独立的一个栈帧，这个栈帧中维持着所需要的各种信息。
• 寄存器ebp指向当前的栈帧的底部（高地址），寄存器esp指向当前的栈帧的顶部（低地址）

名词解释：

寄存器和一些汇编指令

名称	参数说明
EAX	累加(Accumulator)寄存器，常用于函数返回值
EBX	基址(Base)寄存器，以它为基址访问内存
ECX	计数器(Counter)寄存器，常用作字符串和循环操作中的计数器
EDX	数据(Data)寄存器，常用于乘除法和I/O指针
ESI	源变址寄存器
DSI	目的变址寄存器
ESP	堆栈(Stack)指针寄存器，指向堆栈顶部
EBP	基址指针寄存器，指向当前堆栈底部
EIP	指令寄存器，指向下一条指令的地址
call	1将当前指令的下一条指令保存，保存的目的是为了恢复（入栈保存；2跳转至目标函数的地址处；
ret	1将当前栈顶的内容出栈；2用该内容修改eip

入栈push和出栈pop

• push ebp就等于将ebp的值保存到栈中，并且将当前esp下移
• pop ebp就等于将ebp的值从栈中取出来，将ebp指向这个值

通过一段代码查看函数调用过程

1 #include <stdio.h>
2 int add(int x, int y)
3 {
4    return x+y;
5 }
6 int main()
7 {
8     int x = 10;
9     int y = 20;
10    int num = add(x, y);
11    printf("num %d \n", num);
12 }

GDB调试结果

//对应源码第3行
{ 
//push就是压栈，把ebp 的地址压入栈中(每次压栈后，esp都指向最新的栈顶位置)
0x0000000000400531 <main+0>:  55              push   %rbp 
//使rbp=rsp，即rbp也指向栈顶位置 
0x0000000000400532 <main+1>:  48 89 e5        mov    %rsp,%rbp
//rsp偏移10，开辟一个main空间
0x0000000000400535 <main+4>:  48 83 ec 10     sub    $0x10,%rsp

如图所示：

//对应源码第8行
//x值给到rbp偏移-4的位置
int x = 10;      
0x0000000000400539 <main+8>:  c7 45 fc 0a 00 00 00    movl   $0xa,-0x4(%rbp)

//对应源码第9行
y值给到rbp偏移-8的位置
int y = 20;
0x0000000000400540 <main+15>: c7 45 f8 14 00 00 00    movl   $0x14,-0x8(%rbp)

//对应源码第10行
int num = add(x, y);
//10 =》edx
0x0000000000400547 <main+22>: 8b 55 f8        mov    -0x8(%rbp),%edx
//20 =》eax
0x000000000040054a <main+25>: 8b 45 fc        mov    -0x4(%rbp),%eax 
//10 =》esi
0x000000000040054d <main+28>: 89 d6           mov    %edx,%esi 0x000000000040054f <main+30>: 89 c7           mov    %eax,%edi
//20 =》edi
0x0000000000400551 <main+32>: e8 c7 ff ff ff  callq  0x40051d

如图所示：

##### 对应源码第3行
//1、将当前指令的下一条指令的地址压入栈中；
//2、跳转至目标函数的地址开始过程调用。
当执行到callq =》add (x=0, y=0) at tst.c:4
{
//压栈rbp
0x000000000040051d <add+0>:  55              push   %rbp 
//栈顶=栈底
0x000000000040051e <add+1>:  48 89 e5        mov    %rsp,%rbp
//把edi的值赋给rbp寄存器偏移8位的地址
0x0000000000400521 <add+4>:  89 7d fc        mov    %edi,-0x4(%rbp)
//把esi的值赋给rbp寄存器偏移8位的地址,此时rsp地址减小
0x0000000000400524 <add+7>:  89 75 f8        mov    %esi,-0x8(%rbp)

##### 对应源码第4行
return x+y;
//值10赋给寄存器eax
0x0000000000400527 <add+10>: 8b 45 f8        mov    -0x8(%rbp),%eax
//值20赋给寄存器edx
0x000000000040052a <add+13>: 8b 55 fc        mov    -0x4(%rbp),%edx
//eax = edx+eax
0x000000000040052d <add+16>: 01 d0           add    %edx,%eax

##### 对应源码第5行
}
//#弹出父函数的rbp，并把rsp往下移动，(此时rsp在值和在未调用之前的一致的)
0x000000000040052f <add+18>: 5d              pop    %rbp //从栈中pop出一条指令
0x0000000000400530 <add+19>: c3              retq   //根据这条指令退栈到main的寄存器rbp地址处

如图所示：

0x0000000000400556 in main () at tst.c:12
0x0000000000400556 <main+37>: 89 45 f4        mov    %eax,-0xc(%rbp)  //add的值给到rbp

//对应源码第11行
printf("num %d \n", num);
0x0000000000400559 <main+40>: 8b 45 f4        mov    -0xc(%rbp),%eax //赋值给eax
0x000000000040055c <main+43>: 89 c6           mov    %eax,%esi //eax 值赋给esi
0x000000000040055e <main+45>: bf 00 06 40 00  mov    $0x400600,%edi //置空edi
0x0000000000400563 <main+50>: b8 00 00 00 00  mov    $0x0,%eax  //置空eax
0x0000000000400568 <main+55>: e8 93 fe ff ff  callq  0x400400 <printf@plt>

执行到callq
0x0000000000400400 in printf@plt ()
0x0000000000400400 <printf@plt+0>:   ff 25 12 0c 20 00       jmpq   *0x200c12(%rip)        # 0x601018

0x0000000000400406 in printf@plt ()
0x0000000000400406 <printf@plt+6>:   68 00 00 00 00  pushq  $0x0

}
num 30
//leaveq相当于：1: movq %rbp, %rsp, 2: popq %rbp
//清栈，退出
0x000000000040056d <main+60>:        c9      leaveq
0x000000000040056e <main+61>:        c3      retq

如图所示：

• 此时函数整个调用过程就结束了，main函数栈恢复到了调用之前的状态