GoLang函數棧的使用詳細講解
函數棧幀
我們的代碼會被編譯成機器指令並寫入到可執行文件，當程序執行時，可執行文件被加載到內存，這些機器指令會被存儲到虛擬地址空間中的代碼段，在代碼段內部，指令是低地址向高地址堆積的。堆區存儲的是需要程序員手動alloc並free的空間，需要自己來控制。
虛擬內存空間是對存儲器的一層抽象，是為瞭更好的來管理存儲器，虛擬內存和存儲器之間存在映射關系。
如果在一個函數中調用瞭另外一個函數，編譯器就會對應生成一條call指令，當call指令被執行時，就會跳轉到被調用函數入口處開始執行，而每個函數的最後都有一條ret指令，負責在函數結束後跳回到調用處繼續執行。
call 指令做瞭兩件事，將下一條指令的地址入棧，這就是IP寄存器中存儲的值，第二，跳轉到被調用函數入口處執行。
函數執行時需要有足夠的內存空間用來存儲參數，局部變量，返回值，這塊空間對應的就是棧，棧區是從高地址向低地址生長的，且先進後出。分配給函數的棧空間被稱為函數棧幀。
C語言中，每個棧幀對應著一個未運行完的函數。棧幀中保存瞭該函數的返回地址和局部變量。
寄存器
ESP寄存器：ESP即 Extended stack pointer 的縮寫，直譯過來就是擴展的棧指針寄存器。SP是16位的，ESP是32位的，RSP是64位的，存放的都是棧頂地址。
EBP寄存器：EBP即 Extended base pointer 的縮寫，直譯過來就是擴展的基址指針寄存器。該指針總是指向當前棧幀的底部。
IP寄存器：指令指針，它指向代碼段中的地址，是一個16位專用寄存器，它指向當前需要取出的指令字節，也就是下一個將要執行的指令在代碼段中的地址。
eax：累加(Accumulator)寄存器，常用於函數返回值
ebx：基址(Base)寄存器，以它為基址訪問內存
ecx：計數器(Counter)寄存器，常用作字符串和循環操作中的計數器
edx：數據(Data)寄存器，常用於乘除法和I/O指針
esi：源地址寄存器
edi：目的地址寄存器
esp：堆棧指針
ebp：棧指針寄存器
當然，以上功能並未限制寄存器的使用，特殊情況為瞭效率也可作其他用途。
這八個寄存器低16位分別有一個引用別名 ax, bx, cx, dx, bp, si, di, sp,
其中 ax, bx, cx, dx, 的高8位又引用至 ah, bh, ch, dh，低八位引用至 al, bl, cl, dl
在 64-bit 模式下，有16個通用寄存器，但是這16個寄存器是兼容32位模式的，
32位方式下寄存器名分別為 eax, ebx, ecx, edx, edi, esi, ebp, esp, r8d – r15d.
在64位模式下，他們被擴展為 rax, rbx, rcx, rdx, rdi, rsi, rbp, rsp, r8 – r15.
其中 r8 – r15 這八個寄存器是64-bit模式下新加入的寄存器。
我們看到CPU在執行代碼段中的指令，而這當中又伴隨著內存的分配，於是在函數棧幀上就會有相應的變化。
int add(int a, int b)
{
int c = 4;
c = a + b;
return c;
}
int main()
{
int a = 1;
int b = 2;
int sum = 3;
sum = add(a, b);
return 0;
}
生成的匯編代碼的方式
1、使用 gcc + objdump
gcc -save-temps -fverbose-asm -g -o b testasm.c
objdump -S –disassemble b > b.objdump
2、使用第三方網站來生成，進入 https://godbolt.org/，選擇語言為C，編譯器為x86-64 gcc 12.2，粘貼進你的代碼，就能看到匯編代碼，如下
add:
push rbp
mov rbp, rsp
mov DWORD PTR [rbp-20], edi
mov DWORD PTR [rbp-24], esi
mov DWORD PTR [rbp-4], 4
mov edx, DWORD PTR [rbp-20]
mov eax, DWORD PTR [rbp-24]
add eax, edx
mov DWORD PTR [rbp-4], eax
mov eax, DWORD PTR [rbp-4]
pop rbp
ret
main:
push rbp
mov rbp, rsp
sub rsp, 16
mov DWORD PTR [rbp-4], 1
mov DWORD PTR [rbp-8], 2
mov DWORD PTR [rbp-12], 3
mov edx, DWORD PTR [rbp-8]
mov eax, DWORD PTR [rbp-4]
mov esi, edx
mov edi, eax
call add
mov DWORD PTR [rbp-12], eax
mov eax, 0
leave
ret
從main開始解讀
// 此時rbp存儲的還是上一層函數（調用者）的棧基地址，將rbp的值入棧保存起來，因為main函數也是被其他函 // 數調用的，運行完main之後還得回到那個函數體中去。這裡的地址指的是指令的地址，是代碼段中的位置。 // push指令會使rsp下移。 push rbp // 此時rbp存儲的還是上一個函數的基地址，而rsp則已經遊走到瞭main函數這裡，mov指令將rsp中存儲的地址傳遞 // 給rbp，也就意味著執行完之後rbp和rsp都處於main函數的開始位置，稱為初始化操作。 mov rbp, rsp // rsp下移16，就是分配棧空間 sub rsp, 16
// DWORD 為雙字，即四個字節，PTR為指針的意思，此句意為在rbp向下偏移4個字節的這段棧內存中存儲0 // a mov DWORD PTR [rbp-4], 1 // b mov DWORD PTR [rbp-8], 2 // sum mov DWORD PTR [rbp-12], 3 // 將參數從右到左，依次存起來，此處存到瞭 edx和eax，並拷貝瞭一份到esi和edi。 mov edx, DWORD PTR [rbp-8]` mov eax, DWORD PTR [rbp-4]` mov esi, edx` mov edi, eax`
// 執行call指令
// 註意，call會使CPU跳入到add的棧幀中去，那麼執行完之後，我們需要跳回到被調用處繼續向下執行，由
// 最前面的push指令我們已經把調用者的棧基存瞭下來，可是我們還要精確到具體是回到哪個指令，這就是call
// 指令的額外工作，它會先將IP入棧(push ip)，因為IP中存的就是下一條指令(mov DWORD PTR [rbp-12], eax)
// 的地址，然後再去跳轉（jmp），將add函數的第一條指令寫入IP，此後就進入add函數棧幀。
call add
// cpu執行完運算後會將結果存儲在寄存器中，至於它會把結果存儲在那個寄存器，這個由編譯器編譯出的指令 // 決定的，由add函數的指令來看，它選擇瞭eax // rbp-12 為sum的位置，這條指令將eax寄存器的值賦值給sum mov DWORD PTR [rbp-12], eax // 將eax置0，也就是main的返回值 mov eax, 0 // 意為 mov rsp, rbp 和 pop rbp 的組合 // 此時rbp為main函數的棧基，rsp為main函數的末尾瞭，將rbp賦值給rsp，於是它們都指向main函數的棧基，上 // 面解釋過，rbp寄存器存儲的地址指向的棧上的空間存儲的還是一個地址，此地址指向調用者的棧基， // pop rbp 將棧頂rsp的數據送入rbp，就意味著之後就回到瞭調用者的棧幀瞭，同時pop會伴隨著rsp的上移， // 於是rsp來到瞭EIP的位置。 leave // 相當於 pop ip // 此函數執行完需要跳回到調用者並繼續執行下一條指令，由於call的時候已經將下一條指令的地址入棧瞭，所以 // 此處值需要將其彈出即可。 ret
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