C语言函数栈帧的创建和销毁详解

写在前面

我们知道，每一次函数调用都需要在栈区上为其开辟一块空间，这块空间就叫做这个函数的栈帧。

而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）。

这样我们就了解了寄存器ebp和寄存器esp中存放的是地址，这两个地址是用来维护函数栈帧的。比如：调用main函数， 我们为main函数分配栈帧空间， 那么栈帧维护如下：

下面我们通过一段代码分析一下，函数栈帧创建和销毁的过程：（栈帧这部分内容在不同的编译器上实现存在差异， 但是思想大致都是一致的。本文是在vs2013编译器下实现的。）

#include <stdio.h>
int add(int x, int y)
{
	int z = 0;
	z = x + y;
	return z;
}
int main(void)
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int ret = 0;
	ret = add(a, b);//计算a+b
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

我们在调试过程打开调用堆栈

可以看出，main函数是在__tmaincrtstartup函数内部被调用的，而__tmaincrtstartup函数又是在maincrtstartup函数内部调用的。

为了能更加清楚的看到栈帧创建和销毁的过程，我们转到上面代码对应的反汇编代码：

int main(void)
{
009d3f40  push        ebp  //将edp压入栈帧
009d3f41  mov         ebp,esp  //将esp的值赋给edp
009d3f43  sub         esp,0e4h  //esp-0e4h
009d3f49  push        ebx  
009d3f4a  push        esi  
009d3f4b  push        edi  
009d3f4c  lea         edi,[ebp+ffffff1ch]  
009d3f52  mov         ecx,39h  
009d3f57  mov         eax,0cccccccch  
009d3f5c  rep stos    dword ptr es:[edi]  
	int a = 10;
009d3f5e  mov         dword ptr [ebp-8],0ah  
	int b = 20;
009d3f65  mov         dword ptr [ebp-14h],14h  
	int ret = 0;
009d3f6c  mov         dword ptr [ebp-20h],0  
	ret = add(a, b);//计算a+b
009d3f73  mov         eax,dword ptr [ebp-14h]  
009d3f76  push        eax  
009d3f77  mov         ecx,dword ptr [ebp-8]  
009d3f7a  push        ecx  
009d3f7b  call        009d11f9  
009d3f80  add         esp,8  
009d3f83  mov         dword ptr [ebp-20h],eax  
	printf("%d\n", ret);
009d3f86  mov         esi,esp  
009d3f88  mov         eax,dword ptr [ebp-20h]  
009d3f8b  push        eax  
009d3f8c  push        9d5860h  
009d3f91  call        dword ptr ds:[009d9118h]  
009d3f97  add         esp,8  
009d3f9a  cmp         esi,esp  
009d3f9c  call        009d1140  
	return 0;
009d3fa1  xor         eax,eax  
}
009d3fa3  pop         edi  
009d3fa4  pop         esi  
009d3fa5  pop         ebx  
009d3fa6  add         esp,0e4h  
009d3fac  cmp         ebp,esp  
009d3fae  call        009d1140  
009d3fb3  mov         esp,ebp  
009d3fb5  pop         ebp  
009d3fb6  ret  

main函数的调用 main函数栈帧的创建

经过刚才我们的理解，在准备调用main函数的时候，调用main函数的那个函数的栈帧已经开辟好了。

然后将ebp压入栈帧，保存了指向栈底的ebp的地址，而此时esp指向新的栈顶位置；接着将esp的值赋给了ebp，产生了新的ebp；用esp减去一个16进制数0e4h（这里就是为main函数预开辟空间）。紧接着三个压栈指令，分别将ebx,esi,edi,压入栈帧。加载完有效地址以后，将为main函数预开辟空间全部初始化为0xcccccccc。最后创建了三个局部变量a,b,ret并进行了初始化。

add函数的调用

函数传参

将b的值存入寄存器eax中,再将eax压入栈中；将a的值存入寄存器ecx中,再将将ecx压入栈中；这里看出参数是从右向左传递的。紧接着执行call指令，这里就是调用add函数，同时将call指令的下一条指令的地址压入栈中，然后执行call指令的时候按f11 ， 就进入了add函数内部。

add函数栈帧的创建

首先将main()函数的ebp压入栈，保存指向main()函数栈帧底部的ebp的地址，此时esp指向新的栈顶位置；将esp的值赋给ebp，产生新的ebp，即add()函数栈帧的ebp；给esp减去一个16进制数0e4h，这里是为add()函数预开辟空间；紧接着三个压栈指令，分别将ebx,esi,edi,压入栈帧。加载完有效地址以后，将为add函数预开辟空间全部初始化0xcccccccc。在紧接着创建了变量z,将形参的a和b相加的结果存储到z中；最后将结果存储到eax寄存器中，通过寄存器带回了函数的返回值。

add函数栈帧的销毁

edi、esi、ebx依次出栈,esp 会向下移动；然后将ebp的值赋给esp，使esp指向ebp指向的地方；接着ebp 出栈，同时将出栈的内容给ebp，此时ebp又指向了main函数栈帧的底部，最后执行ret 指令，表示出栈一次，并跳转到出栈的内容的地址处，也就是call指令的下一条指令处。

main函数栈帧的销毁

main函数栈帧的销毁和add函数栈帧销毁的过程的思想都是一样的，这里就不做多赘述了。

总结

通过上面的例子，我们知道了局部变量是如何创建的，知道了为什么创建局部变量不初始化，会导致里面的内容是随机值;对函数是如何传参的，以及传参顺序是如何也有了较为深入的了解。

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