从gdb看函数的调用栈帧

本文章所有的例子都是在x86-64运行,其他平台的可能细节上有细微的差别,但是原理基本的一致
在x86-64下 函数的栈桢大致如下图所示.


2.png

栈的扩展方向由高地址向低地址扩展,寄存器rbp指向函数的栈底,rsp指向函数的栈顶,所以在函数的栈桢中必有rbp>=rsp。在函数的栈桢中,rbp指向栈底,栈底的内容为父函数栈底的地址。

下面我们来看一个简单的例子。

  1 #include <stdio.h>
  2 
  3 int add(int n1, int n2)                                                                                                                                                                                                                  
  4 {
  5     int n = n1 + n2;
  6     return n;
  7 }
  8 
  9 int test()
 10 {
 11     int n1 = 100;
 12     int n2 = 200;
 13     return add(n1, n2);
 14 }
 15 
 16 int main()
 17 {
 18     printf("ret=%d\n", test());
 19     return 0;
 20 }

首先我们编译一下上面的文件,gcc -g main.c,然后用gdb运行生成的可执行文件。
分别在main函数和test函数打下断点。运行程序。


1.png

运行到main函数时,我们当前的寄存器的信息给打印出来,rbp和rsp的值分别是e490和e480。我们就行运行程序到test函数。我们打印出当前的寄存器信息。rbp和rsp的值分别是e470和e460。我们把e470地址的内容打印出来,在椭圆红框里,e470里面的内容为e490(即时父函数rbp的地址),我们再把rbp的上一个地址(rbp+8)的内容打印出来,为400573。 到这儿,我们用disassemble把main函数给反汇编出来,400573这个地址刚好就是main调用完test函数后,第一个要执行的地址。
在每个函数调用中,在开始函数调用时,有栈展开。

 pushl %ebp  # 保存原ebp值,设置当前函数的帧指针。  
 movl %esp,%ebp  
 subl $10,%esp  # 为局部变量c在栈内分配空间。

和栈回收

leave   # 恢复原ebp、esp值(即movl %ebp,%esp; popl %ebp;)。  
movl %ebp,%esp;  #回收栈顶,即把rsp指向rbp。
 popl %ebp;  #弹出父函数的rbp,并把rsp往上移动一个地址(这个地址存放子函数返回时的执行地址),(此时rsp在值和在未调用test之前的一致的)

这样,在一个函数调用结束时,父函数可以把rbp和rsp还原到未调用子函数之前时的内容,然后根据返回时执行的地址中的内容,然后继续往下运行。

上面已经讲完了在函数调用时,栈是如何展开和回收的,现在我们来将一下函数的参数是如何传递的。

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