主頁 > 軟體設計 > 學好C語言,還需要掌握這個內功——函式堆疊幀的創建與銷毀

學好C語言,還需要掌握這個內功——函式堆疊幀的創建與銷毀

2021-08-09 08:25:44 軟體設計

學習本篇文章之前,你或許還有這些疑問:

區域變數是怎么創建的?

為什么區域變數的值是隨機值?

函式是怎么傳參的?傳參的順序是什么?

形參和實參是什么關系?

函式呼叫結束后怎么回傳?

看完這篇文章,一切將豁然開朗……

預備知識

在進入正題之前,先來談談相關的概念,有助于之后更好地理解函式堆疊幀

暫存器

暫存器是CPU內部用來存放資料的一些小型存盤區域,用來暫時存放參與運算的資料和運算結果,如eax、ebx、ecx、edx……在觀察函式堆疊幀時,有兩個暫存器非常關鍵,分別是ebp暫存器與esp暫存器,ebp通常指向堆疊底,存盤堆疊底地址,因此又叫堆疊底暫存器;esp通常指向堆疊頂,存盤堆疊頂地址,因此又叫堆疊頂暫存器,函式堆疊幀就是由這兩個暫存器來維護的

main()函式的執行順序

我們常說main函式是程式的入口,main函式似乎就是最先執行的函式,但如果我們查看底層匯編語言,不難發現main函式居然也是被呼叫的!

在vs2013的環境下,運行程式時,首先由mainCRTStartup呼叫_tmainCRTStrtup,之后再由_tmainCRTStrtup呼叫main()函式,

堆疊區中,空間開辟的準則

每個函式的呼叫,都要在堆疊區開辟一個空間,而這個空間的開辟,會按照高地址向低地址的方向執行,也就是說在呼叫函式時,首先會在堆疊區的高地址處開辟空間,

每次開辟空間,在堆疊頂上方元素的程序叫壓堆疊(push);從堆疊頂洗掉元素的程序叫做出堆疊(pop),

函式堆疊幀的創建與銷毀

了解了以上知識,我們就可以談一談函式堆疊幀創建與銷毀的程序了,

首先我們需要一個簡單的代碼,幫助我們查看它的實作邏輯:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include <stdio.h>

int Add(int x, int y)
{
	int z = 0;
	z = x + y;
	return z;
}

int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = 0;

	c = Add(a, b);

	printf("%d\n", c);

	return 0;
}

程式開始執行,首先ebp指向_tmainCRTStrtup的高地址,esp指向_tmainCRTStrtup的低地址,此時他們共同維護_tmainCRTStrtup的空間,

接著,_tmainCRTStrtup呼叫mian函式,首先將ebp的值壓堆疊放入,之后esp指向堆疊頂,

隨后esp的值將賦給sbp;esp再減去0E4h,即指向的地址向上跑,經此操作過后,ebp與esp有了新的維護空間,即main的空間,

之后又是壓堆疊的程序,將ebx、esi、edi先后壓入,這里我們不用關注具體壓入的值 ,

這些操作完成以后,edi會存入main函式堆疊頂的地址,在之后會產生重要作用,這一步完成后,main函式空間的值將會被完全改變,變成cccccccc……經過這些,main函式的空間才算開辟完成

看看我們的代碼,接下來就要執行變數的定義與初始化操作了,

首先會將10的值放入epb-8中,即對于int a = 10;之后以同樣的方式存入b與c,值得關注的是,vs環境下每個變數間隔著2個位元組的空間,不同的編譯環境下間隔空間不一定相同!

可以看到,如果我們不初始化變數a,a的空間將是cccccccc,也就是我們經常見到的亂數,

程式繼續執行,將進入Add函式,首先進行的是傳參操作,

先將b的值存入eax中壓堆疊,再將a的值存入ecx中壓堆疊,這樣一來,就完成了傳參的操作,之后會壓入下一條指令的地址,便于空間銷毀時步驟的回傳,

接下來的操作與為main函式開辟空間類似,首先壓入ebp的值,此時的ebp指向main函式的堆疊底,

接下來省略部分重復的操作,直到為Add函式創建好堆疊幀,

至此,開始執行Add函式,首先完成z的定義與初始化,與之前一樣,z的空間將選擇在ebp-8處,

之后進行計算,計算順序如下:

ebp+8的值(10)放入eax中——>將epb+12的值(20)放入eax中——>將eax放入epb-8(即z)中

此時z中的值就成了我們想要的30了,

函式執行完成,就要進行z的回傳了,在這一步驟中,會將ebp-8的值(30)放入暫存器eax中,接著執行彈出操作,

esp與ebp將將一步一步退回,,ebp將根據之前存盤的main函式的地址回到main函式的堆疊底,而esp會找到之前壓入的地址,

通過這一地址,程式繼續執行,同時形參空間銷毀,暫存器eax將回傳值放入c中,完成了回傳程序,

至此,函式堆疊幀創建與銷毀的程序已經全部描述完整,

總結

相信看到這,之前所具有的疑問均已經恍然大悟,

由于為函式開辟空間后會自動存滿ccccc……因此,如果不對區域變數進行賦值,它所指向的空間也充滿cccccccc,即為隨機值,

函式在傳參時,會先傳右邊的,再傳左邊的,可以說形參是實參的一份臨時拷貝,

函式呼叫結束后的回傳值會通過存入暫存器的方式供之后使用,

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/292538.html

標籤:其他

上一篇:爬蟲的實戰應用

下一篇:面向物件編程

標籤雲
其他(157675) Python(38076) JavaScript(25376) Java(17977) C(15215) 區塊鏈(8255) C#(7972) AI(7469) 爪哇(7425) MySQL(7132) html(6777) 基礎類(6313) sql(6102) 熊猫(6058) PHP(5869) 数组(5741) R(5409) Linux(5327) 反应(5209) 腳本語言(PerlPython)(5129) 非技術區(4971) Android(4554) 数据框(4311) css(4259) 节点.js(4032) C語言(3288) json(3245) 列表(3129) 扑(3119) C++語言(3117) 安卓(2998) 打字稿(2995) VBA(2789) Java相關(2746) 疑難問題(2699) 细绳(2522) 單片機工控(2479) iOS(2429) ASP.NET(2402) MongoDB(2323) 麻木的(2285) 正则表达式(2254) 字典(2211) 循环(2198) 迅速(2185) 擅长(2169) 镖(2155) 功能(1967) .NET技术(1958) Web開發(1951) python-3.x(1918) HtmlCss(1915) 弹簧靴(1913) C++(1909) xml(1889) PostgreSQL(1872) .NETCore(1853) 谷歌表格(1846) Unity3D(1843) for循环(1842)

熱門瀏覽
  • 面試突擊第一季,第二季,第三季

    第一季必考 https://www.bilibili.com/video/BV1FE411y79Y?from=search&seid=15921726601957489746 第二季分布式 https://www.bilibili.com/video/BV13f4y127ee/?spm_id_fro ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:24 more
  • 第三單元作業總結

    1.前言 這應該是本學期最后一次寫作業總結了吧。總體來說,對作業的節奏也差不多掌握了,作業做起來的效率也更高了。雖然和之前的作業一樣,作業中都要用到新的知識,但是相比之前,更加懂得了如何利用工具以及資料。雖然之間卡過殼,但總體而言,這幾次作業還算完成的比較好。 2.作業程序總結 相比前兩個單元,此單 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:41 more
  • 北航OO(2020)第四單元博客作業暨課程總結博客

    北航OO(2020)第四單元博客作業暨課程總結博客 本單元作業的架構設計 在本單元中,由于UML圖具有比較清晰的樹形結構,因此我對其中需要進行查詢操作的元素進行了包裝,在樹的父節點中存盤所有孩子的參考。考慮到性能問題,我采用了快取機制,一次查詢后盡可能快取已經遍歷過的資訊,以減少遍歷次數。 本單元我 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:48 more
  • BUAA_OO_第四單元

    一、UML決議器設計 ? 先看下題目:第四單元實作一個基于JDK 8帶有效性檢查的UML(Unified Modeling Language)類圖,順序圖,狀態圖分析器 MyUmlInteraction,實際上我們要建立一個有向圖模型,UML中的物件(元素)可能與同級元素連接,也可與低級元素相連形成 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:54 more
  • 6.1邏輯運算子

    邏輯運算子 1. && 短路與 運算式1 && 運算式2 01.運算式1為true并且運算式2也為true 整體回傳為true 02.運算式1為false,將不會執行運算式2 整體回傳為false 03.只要有一個運算式為false 整體回傳為false 2. || 短路或 運算式1 || 運算式2 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:56 more
  • BUAAOO 第四單元 & 課程總結

    1. 第四單元:StarUml檔案決議 本單元采用了圖模型決議UML。 UML檔案可以抽象為圖、子圖、邊的邏輯結構。 在實作中,圖的節點包括類、介面、屬性,子圖包括狀態圖、順序圖等。 采用了三次遍歷UML元素的方法建圖,第一遍遍歷建點,第二、三次遍歷設定屬性、連邊,實作圖物件的初始化。這里借鑒了一些 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:06 more
  • 談談我對C# 多型的理解

    面向物件三要素:封裝、繼承、多型。 封裝和繼承,這兩個比較好理解,但要理解多型的話,可就稍微有點難度了。今天,我們就來講講多型的理解。 我們應該經常會看到面試題目:請談談對多型的理解。 其實呢,多型非常簡單,就一句話:呼叫同一種方法產生了不同的結果。 具體實作方式有三種。 一、多載 多載很簡單。 p ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:09 more
  • Python 資料驅動工具:DDT

    背景 python 的unittest 沒有自帶資料驅動功能。 所以如果使用unittest,同時又想使用資料驅動,那么就可以使用DDT來完成。 DDT是 “Data-Driven Tests”的縮寫。 資料:http://ddt.readthedocs.io/en/latest/ 使用方法 dd. ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:13 more
  • Python里面的xlrd模塊詳解

    那我就一下面積個問題對xlrd模塊進行學習一下: 1.什么是xlrd模塊? 2.為什么使用xlrd模塊? 3.怎樣使用xlrd模塊? 1.什么是xlrd模塊? ?python操作excel主要用到xlrd和xlwt這兩個庫,即xlrd是讀excel,xlwt是寫excel的庫。 今天就先來說一下xl ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:28 more
  • 當我們創建HashMap時,底層到底做了什么?

    jdk1.7中的底層實作程序(底層基于陣列+鏈表) 在我們new HashMap()時,底層創建了默認長度為16的一維陣列Entry[ ] table。當我們呼叫map.put(key1,value1)方法向HashMap里添加資料的時候: 首先,呼叫key1所在類的hashCode()計算key1 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:38 more
最新发布
  • 【中介者設計模式詳解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同語言實作

    * 中介者模式是一種行為型設計模式,它可以用來減少類之間的直接依賴關系,
    * 將物件之間的通信封裝到一個中介者物件中,從而使得各個物件之間的關系更加松散。
    * 在中介者模式中,物件之間不再直接相互互動,而是通過中介者來中轉訊息。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:47 more
  • 露天煤礦現場調研和交流案例分享

    他們集團的資訊化公司及研究院在一個礦區正在做智能礦山的統一平臺的 試點,專案投資大概1億,包括了礦山的各方面的內容,顯示得我們這次交流有點多余。他們2年前開始做智能礦山的規劃,有很多煤礦行業專家的加持,他們的描述是非常完美,但是去年底應該上線的平臺,現在還沒有看到影子。他們確實有很多場景需求,但是被... ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:25 more
  • 《社區人員管理》實戰案例設計&個人案例分享

    設計是一個讓人夢想成真程序,開始編碼、測驗、除錯之前進行需求分析和架構設計,才能保證關鍵方面都做正確 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:17 more
  • 軟體架構生態化-多角色交付的探索實踐

    作為一個技術架構師,不僅僅要緊跟行業技術趨勢,還要結合研發團隊現狀及痛點,探索新的交付方案。在日常中,你是否遇到如下問題 “ 業務需求排期長研發是瓶頸;非研發角色感受不到研發技改提效的變化;引入ISV 團隊又擔心質量和安全,培訓周期長“等等,基于此我們探索了一種新的技術體系及交付方案來解決如上問題。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:10 more
  • 【中介者設計模式詳解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同語言實作

    * 中介者模式是一種行為型設計模式,它可以用來減少類之間的直接依賴關系,
    * 將物件之間的通信封裝到一個中介者物件中,從而使得各個物件之間的關系更加松散。
    * 在中介者模式中,物件之間不再直接相互互動,而是通過中介者來中轉訊息。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:19:44 more
  • 露天煤礦現場調研和交流案例分享

    他們集團的資訊化公司及研究院在一個礦區正在做智能礦山的統一平臺的 試點,專案投資大概1億,包括了礦山的各方面的內容,顯示得我們這次交流有點多余。他們2年前開始做智能礦山的規劃,有很多煤礦行業專家的加持,他們的描述是非常完美,但是去年底應該上線的平臺,現在還沒有看到影子。他們確實有很多場景需求,但是被... ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:19:07 more
  • 《社區人員管理》實戰案例設計&個人案例分享

    設計是一個讓人夢想成真程序,開始編碼、測驗、除錯之前進行需求分析和架構設計,才能保證關鍵方面都做正確 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:57 more
  • 軟體架構生態化-多角色交付的探索實踐

    作為一個技術架構師,不僅僅要緊跟行業技術趨勢,還要結合研發團隊現狀及痛點,探索新的交付方案。在日常中,你是否遇到如下問題 “ 業務需求排期長研發是瓶頸;非研發角色感受不到研發技改提效的變化;引入ISV 團隊又擔心質量和安全,培訓周期長“等等,基于此我們探索了一種新的技術體系及交付方案來解決如上問題。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:49 more
  • 05單件模式

    #經典的單件模式 public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; //一個靜態變數持有Singleton類的唯一實體。 // 其他有用的實體變數寫在這里 //構造器宣告為私有,只有Singleton可以實體化這個類! ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:51 more
  • 【架構與設計】常見微服務分層架構的區別和落地實踐

    軟體工程的方方面面都遵循一個最基本的道理:沒有銀彈,架構分層模型更是如此,每一種都有各自優缺點,所以請根據不同的業務場景,并遵循簡單、可演進這兩個重要的架構原則選擇合適的架構分層模型即可。 ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:41 more