最近在读<程序员的自我修养:链接 装载与库>.以下是第十章的学习笔记:
栈帧
那先有个问题,什么是栈?
在数据结构中, 栈是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。栈是一种数据结构，它按照后进先出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据。
在计算机系统中，栈也可以称之为栈内存是一个具有动态内存区域,存储函数内部（包括main函数）的局部变量和方法调用和函数参数值，是由系统自动分配的，一般速度较快；存储地址是连续且存在有限栈容量，会出现溢出现象程序可以将数据压入栈中，也可以将数据从栈顶弹出。压栈操作使得栈增大，而弹出操作使栈减小。
栈用于维护函数调用的上下文，离开了栈函数调用就没法实现。
而什么是栈帧(Stack Frame)呢?
每一次函数的调用,都会在调用栈(call stack)上维护一个独立的栈帧(stack frame).每个独立的栈帧一般包括:
- 函数的返回地址和参数
- 临时变量: 包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量
- 函数调用的上下文
栈是从高地址向低地址延伸,一个函数的栈帧用ebp 和 esp 这两个寄存器来划定范围.ebp 指向当前的栈帧的底部,esp 始终指向栈帧的顶部;
ebp 寄存器又被称为帧指针(Frame Pointer);
esp 寄存器又被称为栈指针(Stack Pointer);
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在函数调用的过程中,有函数的调用者(caller)和被调用的函数(callee).
调用者需要知道被调用者函数返回值;
被调用者需要知道传入的参数和返回的地址;
函数调用
函数调用分为以下几步:
- 参数入栈: 将参数按照调用约定(C 是从右向左)依次压入系统栈中;
- 返回地址入栈: 将当前代码区调用指令的下一条指令地址压入栈中，供函数返回时继续执行;
- 代码跳转: 处理器将代码区跳转到被调用函数的入口处;
- 栈帧调整:
1.将调用者的ebp压栈处理，保存指向栈底的ebp的地址（方便函数返回之后的现场恢复），此时esp指向新的栈顶位置；push ebp
2.将当前栈帧切换到新栈帧(将esp值装入ebp，更新栈帧底部), 这时ebp指向栈顶，而此时栈顶就是old ebpmov ebp, esp
3.给新栈帧分配空间sub esp, XXX
函数返回
函数返回分为以下几步:
- 保存被调用函数的返回值到 eax 寄存器中
mov eax, xxx - 恢复 esp 同时回收局部变量空间
mov esp, ebp - 将上一个栈帧底部位置恢复到 ebp
pop ebp - 弹出当前栈顶元素,从栈中取到返回地址,并跳转到该位置
ret
到这里栈帧以及函数的调用与返回已经结束了,这里涉及一些汇编的知道,这里还没有记录不同平台的调用约定和一些特殊的寄存器.
参考
- 程序员的自我修养—链接、装载与库. 第10章
- https://www.cnblogs.com/dwlsxj/p/Stack.html
- 汇编原理
