詳細理解函C語言的函數棧幀
一、函數棧幀的創建
1.寄存器
一般來說,計算機中的寄存器有六種
分別是:eax
, ebx
, ecx
,edx
,ebp
,esp
而ebp,esp這兩個寄存器中存放的是地址,與此同時,這兩個地址是來維護函數棧幀的。
2.函數棧幀
每一個函數的調用,都需要在棧區為其開辟一個空間,這塊為其開辟的空間就是函數棧幀。
ebp
:棧底指針
esp
:棧頂指針
對於棧這種數據結構一共有兩種棧操作
1.pop 出棧
2. push 壓棧
如上圖所示,當main函數創建是便是會為其開辟函數棧幀,而其函數棧幀的地址范圍則由棧頂指針:esp,棧底指針:ebp來標識。同時,ebp和esp所指示的位置會隨著函數棧幀的創建和銷毀而不斷的發生改變。
需要明白的是,在VS編譯器中,main函數也是由其他函數調用的
在main函數的棧幀創建完成之後呢,就會用一個特定值將函數棧幀內的空間覆蓋,這個特定值就是0xcccccccc(十六進制表示)。
相信大傢在跑代碼的時候都遇到過打印好多“燙燙燙燙燙燙燙燙燙”的情況,這其實是訪問的內存越界瞭,而錯誤訪問的內存中存放的正好就是上面那個特定值。
函數棧幀創建好以後,在函數中創建的變量便可以存放在函數棧幀中瞭。
3.函數中調用函數
1.如果調用的函數有參數的話,先要將參數壓棧,這裡的參數是實參的一份臨時拷貝。
2.同時將調用函數結束之後的下一步操作的地址壓棧。(根據這個地址,我們們就可以在內存中找到相應的操作)
3.將調用之前的函數棧幀對應的ebp地址壓棧,這是為瞭方便我們在函數調用結束之後找到對應的函數棧幀的地址。
4.再次執行函數棧幀的創建操作。
函數形參並不是在函數棧幀中創建的,而是在函數棧幀創建之前就已經在棧中創建瞭(對應第一步),當要使用時,就可以從相應位置找到。
5.函數的返回值會存在一個寄存器中(當函數棧幀釋放後,返回值不會隨之消失)。
二、函數棧幀的銷毀
1.將一些函數調用中使用的寄存器彈出棧。
2.修改相應的ebp,esp的值,使其還原為函數調用前所指向的位置。具體為:出棧操作後,esp將指向當前ebp所指向的位置,之後彈出棧中所存儲的ebp的地址,讓ebp也指向正確的位置。這也是為何要在函數調用之前存儲當前ebp的地址。同時,因為出棧操作,esp的位置也相應的發生改變。
3.此時的棧頂元素對應的是函數調用之後的下一條指令的地址(在調用函數之前我們就將其壓棧瞭),根據地址我們就可以執行相應的操作。之後出棧,變更esp地址。
4.執行完第三步操作後,esp所指向的地址發生改變。同時釋放形參的空間,函數也相應的結束瞭。
總結
這是函數棧幀的創建和銷毀,這裡隻是簡單的介紹,如果要理解的更透徹的話,可以查看匯編的代碼
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