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C語言之函式呼叫及堆疊幀分析

2021-08-23 08:08:12 軟體設計

一.前言

每一次函式呼叫都是一個程序,這個程序我們通常稱之為:函式的呼叫程序,

這個程序要為函式開辟堆疊空間,用于本次函式的呼叫中臨時變數的保存,現場保護,這塊堆疊空間就是函式堆疊幀,

實驗代碼:

#include<stdio.h>
int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = 0;
	c = add(a, b);
	printf("%d", c);
	return 0;
}

二.實驗除錯

1.按F11進入單步除錯,在視窗處進入反匯編,

進入反匯編界面

三、函式堆疊幀的創建與銷毀

1.在除錯的時候我們要明白兩個暫存器ebp內部存盤的是堆疊底指標,esp存盤的是堆疊頂指標,

eip是程式計數器,存的是當前正在執行指令的下一條指令的地址

2.進入程式,一步一步進行除錯

(1).先看前三條

 push        ebp  
 mov         ebp,esp  
 sub         esp,0E4h 

堆疊區是從下到上,由高地址到低地址,先將ebp入堆疊,在將esp移到和ebp相同的位置,在將esp的地址減掉0E4h

(2).再看三條操作

 push        ebx  
 push        esi  
 push        edi

繼續向 main()函式上方又壓入ebx,esi,edi,且esp也隨著壓入的資料而地址降低,

(3).繼續執行操作

 lea         edi,[ebp-24h]  
 mov         ecx,9  
 mov         eax,0CCCCCCCCh  
 rep stos    dword ptr es:[edi]  

第一條指令是將[ebp-0E4h]的值加載到edi當中,該地址是228個位元組的上方,
第二,三條指令分別是將9賦給到ecx,0CCCCCCCCh 賦給到eax,
第四條指令則是將從edi開始,向下的39hdword(就是39hdoubleword(兩個字),一共是228個位元組,就是最開始開辟的main函式堆疊幀大小)都賦值為0CCCCCCCCh,也就是將main函式內的所有值都變成了0CCCCCCCCh,現在的堆疊就成了:

(4).現在開始代碼段

	int a = 10;
 mov         dword ptr [ebp-8],0Ah  
	int b = 20;
 mov         dword ptr [ebp-14h],14h  
	int c = 0;
 mov         dword ptr [ebp-20h],0  

這就是正常的賦值操作,第一條創建a=10,第二條創建b=20,第三條創建c=0;

(5)add函式的呼叫

	c = add(a, b);
 mov         eax,dword ptr [ebp-14h]  
 push        eax  
 mov         ecx,dword ptr [ebp-8]  
 push        ecx  
 call        00961023  
 add         esp,8  
 mov         dword ptr [ebp-20h],eax

第一條是現將b的值放到eax中,第二條是講a的值放在ecx中,然后將eax,ecx壓堆疊,在執行call指令,將call指令的下一條陳述句地址壓入堆疊頂,然后進入準備呼叫的函式

(6)add函式內部:

int add(int a, int b)
{
009617A0  push        ebp  
009617A1  mov         ebp,esp  
009617A3  sub         esp,0C0h  
009617A9  push        ebx  
009617AA  push        esi  
009617AB  push        edi  
009617AC  mov         edi,ebp  
009617AE  xor         ecx,ecx  
009617B0  mov         eax,0CCCCCCCCh  
009617B5  rep stos    dword ptr es:[edi]  
009617B7  mov         ecx,96C003h  
009617BC  call        0096130C  
	return a + b;
009617C1  mov         eax,dword ptr [ebp+8]  
009617C4  add         eax,dword ptr [ebp+0Ch]  
}

這個和main函式開始的時候一樣都是創建空間,但eax和ecx的值用于add函式的初始化,且在程序中被更改,但壓入堆疊中的"eax"和"ecx"的值并不受影響,因為它們并不是我們所說的eax與ecx,留在堆疊中的只是將a,b賦給eax和ecx后所留下的一個值拷貝,

最后在將結果送到eax暫存器中,通過暫存器帶回函式的回傳值,

(7)add函式的回傳,

前三句是出堆疊,然后將ebp的值賦給esp使得esp下移

倒數第二句從堆疊頂彈出一個元素到ebp中,此時堆疊頂放的正好是main函式的ebp,然后回到main函式的堆疊幀,ret指令會使得出堆疊一次,并將出堆疊的內容作為地址,將程式執行跳轉到該地址

009617C7  pop         edi  
009617C8  pop         esi  
009617C9  pop         ebx  
009617CA  add         esp,0C0h  
009617D0  cmp         ebp,esp  
009617D2  call        00961235  
009617D7  mov         esp,ebp  
009617D9  pop         ebp  
009617DA  ret

最后列印并輸出

	printf("%d", c);
009625BD  mov         eax,dword ptr [ebp-20h]  
009625C0  push        eax  
009625C1  push        967BCCh  
009625C6  call        009613A2  
009625CB  add         esp,8  
	return 0;

這就是完整的函式堆疊幀創建和銷毀程序,

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