C語言函數呼叫堆疊詳情分析

2022-07-14 22:03:19

一、C函數棧幀開闢以及回退過程

__cdecl(C語言預設呼叫方式，函數引數8位元組以內，使用push。本節採用此方式)

main函數的棧幀呼叫sum函數的棧幀，sum函數棧幀使用完了以後回退都是怎麼進行的，要搞清楚這個問題必須得看組合程式碼，組合程式碼分為兩種：inter x86（windows）和AT&T(unix)。這兩種組合非常相似，x86的組合是從右向左看，unix的組合是從左向右看的。

區域性變數都是通過棧底指標ebp偏移存取，不生成符號，不屬於資料，屬於指令。

形參壓棧在C/C++中是從右向左壓棧，因為要支援可變長引數，如果從左向右，編譯器就不知道使用者傳入了多少實參，形參記憶體是在呼叫函數棧幀中開闢，每壓棧一個實參，都會開闢一個形參的空間，棧頂指標esp都會減4位元組。

實參壓棧完成後需要呼叫call指令來執行sum函數，執行完sum函數後，執行完sum函數後需要回到呼叫指令（call）的下一條指令繼續執行。

call指令做兩件事：

1.把下一行指令的地址入棧
2.jmp跳轉

棧空間圖：

執行call指令後，程式調到這裡，不是sum函數的指令部分

在編譯階段，所有組合指令程式碼參照符號的地方全部不是合法的地址（因為我們當前檔案可能參照外部的符號，而編譯階段是獨立編譯的，我們連結的時候才會進行符號解析、合併符號表等操作，之後再給符號分配記憶體地址），對於資料符號來說是零地址，對於函數符號來說是-4。那麼當我們在連結階段符號解析完成以後，得到每一個符號的具體地址，給資料符號分配的地址是絕對地址，給函數符號分配的地址是與下一行指令地址的一個偏移量，這樣當程式需要跳轉到某個函數地址的時候，取出PC暫存器儲存的地址與該偏移量相加就得到函數的入口地址。

計算相對偏移量後就進入了sum函數，先執行下面一段指令，才執行我們寫的sum函數

每次執行一個函數前要執行三個操作：

把呼叫方的棧底地址入棧(push ebp)，讓ebp指標指向當前函數的棧底(mov ebp,esp)
移動棧頂指標esp，給被呼叫函數開闢棧幀(sub esp 44h)
初始化新棧幀記憶體，把esp和ebp之間所有的棧記憶體全部初始化成0xCCCCCCCC(rep stos dword ptr [edi])無效值。

Linux為棧幀不分配初始值，windows會分配初始值，為0xCCCCCCCC(-858993460)

然後執行sum函數的指令：

區域性變數通過棧底指標ebp負向偏移存取，形參通過ebp正向偏移存取，eax為a+b的計算結果，將計算結果賦值給temp，return的時候將temp的值賦值給eax，給呼叫方返回

棧幀清退：

可以看到，開闢棧幀的時候我們對佔記憶體進行了初始化，但是棧幀清退的時候僅僅就是修改了esp和ebp，沒有做其他任何操作，如果我們此時通過一些手段去存取已被清退棧幀的記憶體，還是可以存取到的，因為資料還存在

引數清除：

sum函數執行完成後，從PC暫存器中取出地址繼續執行，這裡PC暫存器存放的是call指令的下一行地址，這條指令做的操作是回退形參變數佔的記憶體，形參記憶體由呼叫方開闢和釋放。sum函數返回值由eax暫存器帶回來。

在被呼叫方執行完成後，通過pop ebp就知道應該回到哪(恢復棧底)，再通過ret指令就知道回到哪以後從哪一行指令開始執行(取出棧頂元素放到PC暫存器裡面,而棧頂元素存的就是call的下一行地址)
sum函數棧底儲存的是main的棧底地址，main函數棧底儲存的是呼叫main的函數的棧底地址

二、C函數呼叫約定和返回值

函數呼叫約定和返回值

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一、C函數棧幀開闢以及回退過程

二、C函數呼叫約定和返回值

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