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詳細分析 —— 函式堆疊幀的創建與銷毀(C語言進階)

2021-08-12 08:04:35 軟體設計

目錄

準備階段

堆疊頂指標和堆疊底指標

函式堆疊幀的創建與銷毀:

1、大體分析思路(匯編代碼)

2、main函式的創建

具體程序:

畫圖:

3、儲存變數

具體程序

畫圖

3、 ADD函式的創建與銷毀

傳參

ADD函式的創建

變數的創建

ADD函式的銷毀

4、列印c的值

具體程序

畫圖

5、main函式的銷毀

具體程序

畫圖



準備階段

如果想上手操作并看到程序,不建議跳過準備階段部分,仔細閱讀這個部分(直接從暫存器看,也可以),

2019版本 - VS編譯器

用到VS編譯器中的:反匯編視窗、記憶體視窗、監視視窗,

按鍵盤上的F10(逐程序除錯) —— 點擊上方的除錯 —— 視窗 —— 反匯編 —— 記憶體 —— 監視

把反匯編、記憶體、和監視視窗打開后是下面這樣:

接下來按F10來一步一步的除錯,觀察記憶體視窗和監視視窗來分析執行的步驟,

堆疊頂指標和堆疊底指標

暫存器:

有eax,ebx,ecx,edx,今天重點的暫存器是:ebp(堆疊底指標),esp(堆疊頂指標),這兩個暫存器是用來維護函式堆疊幀的,

注意:暫存器是放在cpu中的,不在main函式中

在不同的編譯器下,函式呼叫的程序中堆疊幀的創建是略有差異的,具體的細節取決于編譯器的實作,

在觀察函式堆疊幀的創建與銷毀的程序中有兩個非常重要的指標 esp(堆疊頂指標)和ebp(堆疊底指標),他們兩個是用來維護函式堆疊幀的,觀察時,主要看這兩個指標(esp,ebp),在指標esp上方的記憶體是可以存放資料的記憶體,

函式堆疊幀的創建與銷毀:

1、大體分析思路(匯編代碼)

用一段簡單的代碼分析函式堆疊幀的創建與銷毀

下面的代碼是上面代碼的匯編代碼(更容易觀察堆疊幀創建和銷毀的程序):

ADD函數的創建與銷毀

2、main函式的創建

具體程序:

int main()
{
005518D0  push        ebp                //壓堆疊:把ebp的放在堆疊的上面,然后esp上移一個整型
005518D1  mov         ebp,esp            //把ebp的值改成esp的值
005518D3  sub         esp,0E4h           //把esp的值改成(esp – 0E4h)(0E4h為228)的值
005518D9  push        ebx                //壓堆疊:把ebx的放在堆疊的上面,然后esp上移一個整型
005518DA  push        esi                //壓堆疊:把esi的放在堆疊的上面,然后esp上移一個整型
005518DB  push        edi                //壓堆疊:把edi的放在堆疊的上面,然后esp上移一個整型
005518DC  lea         edi,[ebp-24h]      //edi中的值變成:ebp-24h
005518DF  mov         ecx,9              //ecx中的值變成:9
005518E4  mov         eax,0CCCCCCCCh     //eax中的值變成:0CCCCCCCh
005518E9  rep stos    dword ptr es:[edi] //從edi存放的地址到ebp存放的地址全部初始化為0CCCCCCCh
005518EB  mov         ecx,55C003h        //ecx中的值變成:55C003h
005518F0  call        0055131B           //

說明:

main函式也是一個函式,既然是函式那么就有函式堆疊幀的創建與銷毀

Push——壓堆疊(給堆疊頂放一個元素)、move——把后一位的值賦予前一位、sub——減去一個數、dword —— 一個整型

畫圖:

3、儲存變數

具體程序

	int a = 10;
005518F5  mov         dword ptr [ebp-8],0Ah    //把ebp-8中的值變成0Ah
	int b = 20;
005518FC  mov         dword ptr [ebp-14h],14h  //把ebp-14h中的值變成14h 
	int c = 0;
00551903  mov         dword ptr [ebp-20h],0    //把ebp-20h中的值變成0

	c = ADD(a, b);

畫圖

3、 ADD函式的創建與銷毀

傳參

具體程序

	c = ADD(a, b);
0055190A  mov         eax,dword ptr [ebp-14h] //eax中放ebp-14h的值
0055190D  push        eax                     //壓堆疊:
0055190E  mov         ecx,dword ptr [ebp-8]   //ecx中放ebp-8的值
00551911  push        ecx                     //壓堆疊:
00551912  call        005513B6                //壓堆疊:放005512B6

畫圖

ADD函式的創建

具體程序

int ADD(int x, int y)
{
00551770  push        ebp               //壓堆疊:
00551771  mov         ebp,esp           //把ebp的值改成esp的值
00551773  sub         esp,0CCh          //把esp的值改成(esp – 0CCh)(0CCh為204)的值
00551779  push        ebx               //壓堆疊:
0055177A  push        esi               //壓堆疊:
0055177B  push        edi               //壓堆疊:
0055177C  lea         edi,[ebp-0Ch]     //edi中的值變成:ebp-0Ch
0055177F  mov         ecx,3             //ecx中的值變成:3
00551784  mov         eax,0CCCCCCCCh    //eax中的值變成:0CCCCCCCh
00551789  rep stos    dword ptr es:[edi]//edi存放的地址到ebp存放的地址全部初始化成0CCCCCCCh
0055178B  mov         ecx,55C003h       //ecx中的值變成:55C003h
00551790  call        0055131B          //

畫圖

其中的 005513B6 是call指令的下一條地址

變數的創建

具體程序

	int z = 0;
00551795  mov         dword ptr [ebp-8],0    //為z開辟空間:把ebp-8改成0
	z = x + y;
0055179C  mov         eax,dword ptr [ebp+8]  //把ebp+8(形參x)的中的值放在eax中
0055179F  add         eax,dword ptr [ebp+0Ch]//eax加上ebp+0Ch(形參y)中的值
005517A2  mov         dword ptr [ebp-8],eax  //把eax(兩個數相加的值)放入ebp-8(z)中
	return z;
005517A5  mov         eax,dword ptr [ebp-8]  //把回傳值(ebp-8)放入eax中

畫圖

ADD函式的銷毀

具體程序

005517A8  pop         edi      //pop——出堆疊:放出edi
005517A9  pop         esi      //出堆疊:放出esi
005517AA  pop         ebx      //出堆疊:放出ebx
005517AB  add         esp,0CCh //esp加上0CCh(16進制)
005517B1  cmp         ebp,esp  //
005517B3  call        00551244 //
005517B8  mov         esp,ebp  //esp的值變成ebp
005517BA  pop         ebp      //出堆疊:彈出堆疊頂的ebp(main)
005517BB  ret                  //回到地址005512B6(call指令的下一條指令)

畫圖

4、列印c的值

具體程序

00551917  add         esp,8                   //esp 加 8
0055191A  mov         dword ptr [ebp-20h],eax //ebp-20(c)的值改成eax中的值

	printf("%d\n", c);
0055191D  mov         eax,dword ptr [ebp-20h] //eax中的值改成ebp-20h(c)中的值
00551920  push        eax                     //壓堆疊:
00551921  push        557B30h                 //壓堆疊:
00551926  call        005510CD                //進入printf函式(和ADD函式的創建和銷毀一樣)
                                              //這個函式執行的是在螢屏上列印C的值
0055192B  add         esp,8                   //esp加8

畫圖

5、main函式的銷毀

具體程序

	return 0;
0055192E  xor         eax,eax  //
}
00551930  pop         edi      //出堆疊
00551931  pop         esi      //出堆疊
00551932  pop         ebx      //出堆疊
00551933  add         esp,0E4h //esp加上0E4h(228)
00551939  cmp         ebp,esp  //
0055193B  call        00551244 //
00551940  mov         esp,ebp  //esp的值改成ebp的值
00551942  pop         ebp      //出堆疊:把ebp彈出來
00551943  ret                  //回到call的下一條陳述句

畫圖

謝謝觀看(如有錯誤歡迎指正)

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