前言

我們都知道函式是在堆疊區開辟空間的，但你是否知道：

• 函式堆疊幀是什么？
• 函式是如何在堆疊區開辟空間的呢？
• 函式的實參是如何傳參的？傳參的順序如何？
• 為什么函式形參無法改變外部的變數？
• 為什么說實參是形參的一份臨時拷貝？ 形參和實參的關系又是什么？
• 函式是怎么呼叫的？
• 函式呼叫是如何回傳值的？
• 區域變數是如何在堆疊開辟空間的？
• 為什么說區域變數的值是隨機的？

這篇文章都已給你解答這些問題，接下來跟著我一起走下去，讓我們一起進入函式是如何在堆疊區中玩耍的旅途，我們慢慢來回倒這個問題

🦻🦻🦻注意：測驗環境是在vs2013編譯器下的，其他編譯器和本編譯器可能會有略微資料或者界面等差異，但是大體邏輯上是沒有變的，

👀：esp 是存放堆疊頂指標，ebp是存放堆疊底指標，

👀：堆疊區的使用特點是：從高地址向低地址使用，并且當壓堆疊時候，暫存器essp–；彈堆疊時候，esp++；

main函式也是被呼叫的

我們寫的程式都是從main函式入口的，程式的開始也是從main函式入口進去，但是main函式其實也是被別的函式呼叫起來的，我們來看看具體代碼，是誰呼叫了main函式；

操作步驟：

1. 在vs2013按下 F10，開始逐步除錯，進入主函式，然后，按下圖點擊進入呼叫堆疊的選項：
   
   然后觀察那個黃色的小箭頭，就是除錯的按鈕，一直按F10,直到黃色小箭頭到達右花括號 }，這說明，main函式執行完畢，也就是說明，main函式被呼叫完畢，但是被誰呼叫的呢？
   
   我們再繼續按F10，此時后，我們就會跳轉到這個頁面：這個頁面就顯示著是main函式被呼叫了，在呼叫堆疊我們可以看到，這個main函式是被一個名為：__tmainCRTStartup() ；的函式呼叫，
   
   其實繼續下去，還可以繼續看到__tmainCRTStartup()函式也是被呼叫的，但是我么那就看下去了，這里我是想要說明什么問題呢？

在main函式被呼叫時候，我們是在堆疊空間開辟一段空間，并且用，esp指標和ebp指標，指向這段空間給main函式去使用；

函式堆疊幀

👀：什么是函式堆疊幀呢？

在上面我們說到，main函式被呼叫時候，會在堆疊開辟一段空間，并且這段空間是由兩個指標，esp和ebp來維護的，被維護的這段空間，我們就叫做main函式的堆疊幀；就是可以給main函式去自由使用的空間，

如下圖：

esp 和 ebp兩個指標，是哪個函式正在被呼叫，就用來維護哪一段空間

👀并且發現了嗎？ 堆疊頂指標esp是在低地址，堆疊底指標ebp是在高地址，當我們壓堆疊時候，也是從高地址往低地址壓堆疊，

函式的創建呼叫程序

接下來我以一段簡單的加法函式來講解函式的創建程序：

# 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(10, 20);
	return 0;
}

我們知道，當我們開始呼叫代碼時候，從main函式入口進去，一旦進入main函式，就為main函式開辟了一段空間，用堆疊頂和堆疊頂指標去維護這段main函式的空間，一旦當程式走到，int c = Add(10,20);時候，Add函式被呼叫起來，一旦進入到Add函式，就會在堆疊區就用堆疊頂著堆疊底指標去指向這一段空間，用來維護Add函式，
大概是這個程序：

維護的細節到底是怎么樣的？讓我們來看看吧，
首先先按F10開始除錯，然后，在一個空白的界面右擊滑鼠，點擊轉到反匯編：

然后就會彈出一個反匯編的界面，這個界面是程式對應的匯編代碼：
如下圖：

不要被匯編代碼嚇走了，你看到這里，我可以保證你看的懂，就很簡單的匯編指令，不過你現在包滑鼠放到反匯編界面，右擊滑鼠，把那個顯示符號名的選項去掉，這是為了看到偏移地址的位置，不看變數名，

去掉之后，帶你簡單熟悉以下匯編的界面：
大概布局就是這個模樣，至于指令是什么功能接下來一步一步的分析；

接下來我把機器碼的選項勾走不要，因為和接下來講的內容關系不大；

在呼叫main函式之前，也就是我們即將進去main函式的時候，我們是不是說了，有一個函式會呼叫main函式呀，同時這個__tmainCRTStartup()函式，也會在記憶體開辟一段空間，用esp和ebp維護:
在記憶體的布局如下：

接下來我們看main函式的匯編代碼：
push ebp,這是什么什么意思呢？就是把ebp的值壓入堆疊中，壓到哪兒呢？壓到堆疊頂，同時，esp指標會向上移動一位，
同時注意：不要以為壓堆疊了，就把ebp的指向給改變了，只是把一個ebp的值壓堆疊而已；
如下圖：

我們監視看看還沒有執行push ebp時候 esp 和 ebp的值是多少，這個值，也就是維護__tmainCRTStartup()函式的堆疊指標，

一旦我們按F10也就是執行了push ebp操作，你看esp的值發生了變化，并且，這個值是變小的，這說明壓堆疊進去了，且小了4個位元組

如果你還是覺得不像壓堆疊了，那我們從記憶體角度看看，esp指標指向的位置，里面存放的值是否和ebp相等，如果相等這就說明了一個問題：我們執行push ebp操作確實是把 ebp壓堆疊進去了，

好，理解了上面的push ebp，接下來就是 mov ebp,esp這是什么意思呢？就是mov 指令把 esp的值移動到，存放到ebp暫存器里面，那我們進一步思考 把esp值給ebp,而且esp和ebp又是堆疊指標，這類操作不就是像 ebp = esp嗎，這說明什么問題？這就說明 ebp指標指向了esp指標的記憶體空間啊.

所以我們從監視看，按下F10,即一旦執行 mov ebp,esp操作，就會看到ebp的值和esp值相等，這里的值是地址，

好的，我們繼續，這時候接下來的指令是 sub esp,0E4h ，這又是怎么理解sub這個指令？就是用esp暫存器的值減去0E4h，之后賦值給esp ，等價這條陳述句：esp = esp - 0E4h； 這個0E4h就是表示十六進制的數字；
那這條指令的作用在記憶體發生了什么？esp是一個指標，當指標減去一個數時候，就會發生偏移到這個esp-0E4h地址，也就是說，在記憶體中，這個堆疊底指標esp指向了 esp-0E4h這個記憶體地址；由于地址是減小了，所以esp指向了更低的地址，在記憶體的大概圖如下：

我們回頭看一看，是不是突然發現ebp和esp不再維護__tmainCRTStartup()函式的空間地址了？
使得就是不在維護了，那維護了誰？還記得是我們剛剛是從什么函式入口的嗎？對，就是main函式入口的，這就是esp和ebp維護的新空間，即main函式的堆疊幀；
這就是傳說中的當呼叫函式時候，就會在堆疊空間開辟一段記憶體空間，

當我們按了F10，觀察監視esp的值，會變小，變小了多少呢？就是小了0E4h的值；

我們從記憶體角度看看，esp指向的地方和ebp指向的地方之間就是main函式堆疊幀空間，那么在記憶體中到底有多少呢？只要我們找到esp和ebp對應的指標地址，就可以知道它們之間的地址了，

你有沒有發現，哇哦，好長啊，居然可以為一個main函式開辟那么多空間，嗯，確實，我也覺得好長，
接下來就繼續指向壓堆疊了，看匯編指令push ebx push esi push edi,就是往堆疊頂壓堆疊，先不用管這是什么意思，，只需知道，在堆疊空間，ebx esi edi這個三個暫存器的值依次被壓入堆疊了，同時不要忘記堆疊頂指標esp也會跟著指到堆疊頂，

繼續按F10，按3下，把剛剛三條指令指向完，觀察esp堆疊頂指標的值，變化了12個位元組：

接下到了 lea edi,[ebp+FFFFF1Ch]這個操作，lea是加載有效地址的意思，把 ebp+FFFFFF1Ch的地址加載到edi暫存器里面，為什么說是加載地址呢？因為這里有個 中括號[ ]，他的意思就是把中括號[ ]里面值當作地址；那ebp+FFFFFF1Ch到底是什么地址？我們打開反匯編的加載符號選項，可以看到，ebp+FFFFFF1Ch就是 ebp-0e4h的地址.

那接下來來到了這幾條指令 mov ecx,39h mov eax,0CCCCCCCCh rep stos dword ptr es:[edi] ,這里有三條指令，我們不需要理解具體是干什么的，我們只需要理解這三條指令合起來就是做一件事情：
把 ebp-0E4h的地址到ebp的地址 ，這個范圍地址空間里面的每4個位元組的值賦值為0CCCCCCCCh,為什么是4個位元組，因為在rep stos dword ptr es:[edi]這條指令中，有個dword表示double word 就是4個位元組的意思，一個 word就是兩個位元組；
在記憶體布局的模樣就是大概這個樣子：

下面開始指向，main函式里面代碼了，來到int a= 10;即來到匯編指令： mov dword ptr [ebp-8],0Ah，意識就是把 0Ah放到ebp-8的地址空間，看看我們的記憶體布局 ebp在堆疊底，那么很容易就知道ebp-8在哪里了：
注意記憶體布局圖:里賣弄 ebp-8的位置值修改成為了 0Ah

繼續接下來的指令，一模一樣也是 指向int b = 20; mov dword ptr [ebp-14h],14h int c= 0; mov dword ptr [ebp-20h],0都是把 值放入對應的位置,在記憶體布局如下：
找到 ebp-14h ebp-20h這兩個記憶體地址就行：
到這里，你思考一下：你有沒有發現無形之中，你好像看到了區域變數在記憶體是如何存放在堆疊空間的了，

好了執行完后，你會來到這個 c = Add(10,20); 這是什么？這是函式呼叫，我們知道函式呼叫要傳參，來看看是如何如何傳參的，你看我為啥先說傳參？因為匯編指令就是這么玩的，為什么我不說函式呼叫為函式開辟堆疊空間？因為匯編就是先傳參，
如何傳參？
首先，push 14h 和 push 0Ah,就是壓堆疊，同時esp指標往上移動，先傳了20，在傳10，你有沒有發現，傳參的順序是從括號（）的右邊往左邊傳

接下來到了 call 004E10E1 這個操作，這個操作是干什么的？call指令就是開始真正的呼叫 Add函式了，并且這個call指令還會把下條指令的地址進行壓堆疊；

在記憶體中，我們只要觀察 esp指標指向的值是否為 call指令的下一條指令即可，

呼叫函式時候，我們按F11；此時就是執行了call 004E10E1;此時就進入了Add函式，你仔細觀察一下，前面的匯編指令
004E13C0 push ebp
004E13C1 mov ebp,esp
004E13C3 sub esp,0CCh
004E13C9 push ebx
004E13CA push esi
004E13CB push edi
這操作是不是和main函式呼叫時候，很像？對就是很像，那你說這幾段匯編代碼做了什么？哎，就是給我們的Add函式開辟堆疊空間，開辟我們Add的堆疊幀
下面那幾條就是在Add函式的空間內，存放隨機值，

在記憶體布長這個模樣

此時，到了 int z = 0；這個代碼對應匯編就是 mov dword ptr [ebp-8],0，也就是在 ebp-8的位置存放 0 值，在記憶體布局中：

接下來到 z = x +y；這段代碼對應匯編：
z = x + y;
004E13E5 mov eax,dword ptr [ebp+8]

004E13E8 add eax,dword ptr [ebp+0Ch]

004E13EB mov dword ptr [ebp-8],eax

先看: mov eax,dword ptr [ebp+8] :
把ebp+8的地址指向的值放入 eax暫存器中，你看， ebp+8在哪兒？
是不是存放的剛好時我們在main函式堆疊幀里面值 014h；也就是20
add eax,dword ptr [ebp+0Ch] ：
這個也是 add指令把 ebp+och地址里面的值，也在main函式的堆疊幀中，也就是10，加到eax里面，并賦值給eax,那么 eax就變成了 30；
mov dword ptr [ebp-8],eax：
最后把eax里面的30 放入到 ebp-8的位置，那ebp-8的位置就是變數 z的位置啊；
到此這個z = x +y；就是執行完了；
在記憶體布局時這樣的

到這里，你思考一下：是否：在 Add函式使用的變數 不是在 自己Add函式里面的，而是在main函式的堆疊幀里面的壓進去的值，也就是說在呼叫Add函式的時候，我們先把實參壓堆疊，此時，這個實參就是形參的一份拷貝了，你往記憶體布局下面看，你就發現，實參還是在函式的堆疊幀里面，根本沒有和形參發生真正的使用，這就是說實參為什么說就是形參的一份拷貝了，

接下來就到return z;這個陳述句了， 那對應的匯編： mov eax,dword ptr [ebp-8]
把 ebp -8的值放入到eax中，這個時候，并沒有發生什么函式呼叫完了就回傳的操作，只是把值放入到eax暫存器中，但是函式呼叫完后，就回傳到主函式把return陳述句的值帶回去是有錯的嗎？并沒有，還有的是，函式回傳了，不是說，區域變數都銷毀了嘛，那怎么還可以把區域變數的值帶回去，匯編代碼告訴你，在函式回傳的時候，是先把return z中的區域變數先保存起來，到一個暫存器先，等函式執行結束后，才開始回傳，

函式開始銷毀的程序

這時候當Add函式執行完后，就開始銷毀空間了，看看接下來的彈堆疊的匯編代碼
pop edi
pop esi
pop ebx
一旦執行了這三句匯編，就會從堆疊頂開始彈堆疊，此時esp++;如下圖；

之后來到這句匯編：
mov esp,ebp
這個意思就是esp指向了ebp，此時就發生了一個重大的事情，一旦esp指向了ebp，這就說明，這段空間的堆疊幀沒了，也就是說Add函式被銷毀了，你發現了嗎？在函式被銷毀的時候，我們的return z 還是沒有回傳啊，不用擔心，因為z已經被保存到暫存器eax里面了，及時函式的空間沒有了，eax里面的值還是存在的；那什么時候回傳，別急，往下看；

繼續看 pop ebp：這個匯編指令就很厲害了，當我們 pop ebp時候，
ebp就不指向剛剛的空間了，而是回到了main函式原來是ebp所指向的空間，我們要知道 ebp指向的那段空間里面存放的就是 main函式的地址，并且，esp也會++；
所以記憶體布局是這個樣子

之后來到 ret 這條指令，這條指令的意思是 回傳到堆疊頂元素存放值地址指令那里，同時彈出堆疊頂元素：
此時esp++的位置

那我們看現在堆疊頂就是 call指令得下一條指令，還記得是什么嘛？就是執行完函式得時候時候，即Add（int x,int y）;j就會回到主調函式 c = Add(10,20);此時，我們并沒有執行完這條陳述句
所以你就可以思考：為什么剛剛我要把 call指令下一條指令壓堆疊呢？就是為了還能回到主調函式函式；
之后就來到了 add esp 8;這個意思就是esp+8 賦值給esp，所以 esp指向了下面8個位元組的位置，這也說明 形參 x, y 空間銷毀；
esp的指向如下圖

接下來到 ：mov dword ptr [ebp-20h],eax ，這個就強了，到這里才是把 eax的值 放到 ebp-20h的地方去，ebp_20h就是 變數c的值，此時，這算終于把Add函式回傳的 z給帶回來了，

啊，這里終于解釋完了，add函式的創建和銷毀了，那么main函式的銷毀機制也是一樣的我就不過多解釋了，你們可以試一試，

回答開頭的問題

接下來我們終于看完了，來回答一下開頭的問題吧：測一測自己，

• 函式堆疊幀是什么？

函式堆疊幀就是esp和ebp維護的空間，這段空間可以共供給函式使用，一旦esp和ebp發生變化，指向另一段新的空間時候，這個就發生了函式呼叫，此時 esp 和ebp又會重新維護那一段空間，總的來說：函式堆疊幀就是函式能夠利用的空間范圍，并且由esp和ebp指標維護；

• 函式是如何在堆疊區開辟空間的呢？

函式在堆疊區開辟空間，一旦進入函式體，首先做的事情是給函式設定堆疊指標，用來維護堆疊空間，同時會給堆疊空間賦值 0CCCCCCCCh，即給維護的空間賦值為隨機值；并且我們知道堆疊的使用是從高地址向低地址使用的；

• 函式的實參是如何傳參的？傳參的順序如何？

函式傳參是先碰到呼叫函式，先給形實參壓堆疊，壓堆疊的時候，還是在主調函式體里面，壓堆疊的順序是從實參串列的右邊到左邊依次入堆疊；
當進入到函式體內部時候，形參是使用主調函式體里面的實參資料；這就是實參傳參給形參，這也說明了，實參是形參的一份臨時拷貝，

• 為什么函式形參無法改變外部的變數？

因為我們在呼叫函式的時候，是給實參壓堆疊一份資料進去堆疊頂的，形參使用的資料就是在呼叫函式中實參的資料，所以說，形參改變不了外面函式的變數

• 為什么說實參是形參的一份臨時拷貝？ 形參和實參的關系又是什么？

這個參考上面的兩個問題；

• 函式是怎么呼叫的？

函式的呼叫，首先，會給實參壓堆疊，其次會保存呼叫函式體執行結束后的下一條指令的地址，然后給函式設定堆疊指標，用來維護函式的空間，同時，為函式的賦值為隨機值，這個時候，執行函式體的代碼，如果函式執行有回傳值，先把回傳值放到一個暫存器臨時保存，然后函式體執行結束，銷毀了函式的堆疊空間，回到主調函式的呼叫函式中，此時銷毀形參，同時把回傳值帶回來，

• 函式呼叫是如何回傳值的？

參考上面的回答

• 區域變數是如何在堆疊開辟空間的？

區域變數是以壓堆疊的形式創建的，并且，創建時從高地址向低地址使用空間，在創建區域變數的時候，函式堆疊空間的地址已經時隨機值了，此時當你創建區域變數時候，得到的也是隨值

• 為什么說區域變數的值是隨機的？

參考上面的回答；

一個還沒開始銷毀函式空間的記憶體布局圖