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【C語言進階】 頂級神功! 函式堆疊幀的創建和銷毀

2021-10-05 09:13:24 軟體設計

本章目錄

  • 溫馨提示
  • 開篇介紹
  • 學前疑惑
  • 學前準備
    • 1. 環境選擇
    • 2. 知識鋪墊
  • 正文開始
    • 1. 大致輪廓了解(源代碼及反匯編)
    • 2. 函式堆疊幀的創建和銷毀總流程
    • 3.函式堆疊幀的創建
      • 3.1 main函式的創建(分解)
      • 3.2 Add函式的創建(分解)
    • 4.函式堆疊幀的銷毀
      • 4.1 main函式的銷毀(分解)
      • 5.1 Add函式的銷毀(簡潔)
    • 5. 問題回答
  • 全文結束

溫馨提示

大家好我是Cbiltps,在我的博客中如果有難以理解的句意難以用文字表達的重點,我會有配圖,所以我的博客配圖非常重要!!!

你想更好順利的學習函式堆疊幀章節,我強烈建議你看我寫的【C語言初階】除錯技巧的博客,會有什么效果?等你看了并學習本章后就會感受到!!!

更重要的一點,在分析流程的時候是根據反匯編語言一步一步的進行的,但是這個程序用文字不好解釋(非常繁多),于是我為了理解畫了很長時間的圖,所有的一切都在圖中展示!!!切記,切記!如果還不理解,請聯系我,我們可以打視頻等方式……

如果你對我感興趣請看我的第一篇博客!

開篇介紹

今天寫的是【C語言進階】的第二篇內容:函式堆疊幀,函式堆疊幀真的是修煉內功!

以前很多地方是講函式堆疊幀的,但是絕大多數同學是聽不懂的,后來就少講或者是不講;而且發現公司不愿意考這些東西了(考的少),

但是這個東西非常重要,如果你真的懂了這個東西,那真的是練成了神功!

學前疑惑

前期學習的時候,我們可能有很多困惑:

  • 區域變數是如何創建的?
  • 為什么區域變數的值是隨機值?
  • 函式是如何傳參的?
  • 函式傳參的順序是怎樣的?
  • 形參和實參是什么關系?
  • 函式呼叫是如何做的?
  • 函式呼叫結束后是如何回傳的?

如果你想明白這些問題,等你學習完函式堆疊幀的創建和銷毀后就知道了,其實就是修煉了自己的內功,也能搞懂后期更多的知識!

學前準備

1. 環境選擇

在學習函式堆疊幀的時候,我使用的環境是 VS2013VC6.0也是可以的,它對于函式堆疊幀的創建和銷毀的程序是足夠簡單的),不要使用太高級的編譯器,越高級的編譯器,越不容易學習和觀察(考慮各種問題,封裝更加復雜),

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

2. 知識鋪墊

要想學習函式堆疊幀,就必須再給大家做一個小小的鋪墊:了解暫存器!

資料暫存器:

  • eax
  • ebx
  • ecx
  • edx

指標暫存器:

  • ebp
  • esp

而本章節的重點是后指標暫存器(ebpesp,要想理解函式堆疊幀,就必須理解這兩個暫存器,

這兩個暫存器中存放的是地址,這兩個地址是用來維護函式堆疊幀的,

ebpesp是如何維護函式堆疊幀的呢?
正在呼叫哪個函式,espebp維護的就是哪個函式的函式堆疊幀,espebp之間的空間就是為這個函式開辟的空間,

正文開始


1. 大致輪廓了解(源代碼及反匯編)


本章節會用下面一段代碼舉例:

#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;
}

首先呼叫堆疊觀察:其實這個呼叫邏輯還是挺復雜的!
在這里插入圖片描述
然后畫一個概念圖理解(堆疊區):
在這里插入圖片描述

上面的決議只是一個大概的輪廓,但是具體是怎么做的呢?

我們需要轉到反匯編來探究:

int main()
{
000919F0  push        ebp  
000919F1  mov         ebp,esp  
000919F3  sub         esp,0E4h  
000919F9  push        ebx  
000919FA  push        esi  
000919FB  push        edi  
000919FC  lea         edi,[ebp-0E4h]  
00091A02  mov         ecx,39h  
00091A07  mov         eax,0CCCCCCCCh  
00091A0C  rep stos    dword ptr es:[edi]  
	int a = 10;
00091A0E  mov         dword ptr [a],0Ah  
	int b = 20;
00091A15  mov         dword ptr [b],14h  
	int c = 0;
00091A1C  mov         dword ptr [c],0  

	c = Add(a, b);
00091A23  mov         eax,dword ptr [b]  
00091A26  push        eax  
00091A27  mov         ecx,dword ptr [a]  
00091A2A  push        ecx  
00091A2B  call        _Add (0911DBh)  
00091A30  add         esp,8  
00091A33  mov         dword ptr [c],eax  

	printf("%d\n", c);
00091A36  mov         esi,esp  

	printf("%d\n", c);
00091A38  mov         eax,dword ptr [c]  
00091A3B  push        eax  
00091A3C  push        95858h  
00091A41  call        dword ptr ds:[99114h]  
00091A47  add         esp,8  
00091A4A  cmp         esi,esp  
00091A4C  call        __RTC_CheckEsp (091136h)  

	return 0;
00091A51  xor         eax,eax  
}
00091A53  pop         edi  
00091A54  pop         esi  
00091A55  pop         ebx  
00091A56  add         esp,0E4h  
00091A5C  cmp         ebp,esp  
00091A5E  call        __RTC_CheckEsp (091136h)  
00091A63  mov         esp,ebp  
00091A65  pop         ebp  
00091A66  ret  

上面的代碼就是反匯編代碼,下面我們就開始學習吧!


2. 函式堆疊幀的創建和銷毀總流程


在這里插入圖片描述


3.函式堆疊幀的創建


3.1 main函式的創建(分解)

在這里插入圖片描述

3.2 Add函式的創建(分解)

在這里插入圖片描述


4.函式堆疊幀的銷毀


4.1 main函式的銷毀(分解)

在這里插入圖片描述

5.1 Add函式的銷毀(簡潔)

前面的部分和main函式的一樣,所以不做過多的介紹!
在這里插入圖片描述


5. 問題回答


  • 區域變數是如何創建的?

首先為函式分配堆疊幀空間,在堆疊幀空間初始化一部分的空間后,在堆疊幀中給區域變數分配空間,

  • 為什么區域變數的值是隨機值?

在這里插入圖片描述
在堆疊幀空間初始化一部分的空間,其實就是賦了很多的'C',這就是隨機值,
而以前列印出來看到的:燙燙燙燙燙燙燙燙燙燙燙燙…… 就是因為區域變數的值是隨機值,

  • 函式是如何傳參的?

直接看圖:
在這里插入圖片描述

  • 函式傳參的順序是怎樣的?

其實還沒有呼叫函式的時候,已經從右向左 push

  • 形參和實參是什么關系?

形參是實參的一分臨時拷貝,值相同,空間獨立,
改變形參,不會影響實參,

  • 函式呼叫是如何做的?

理解上面的圖!不好解釋!

  • 函式呼叫結束后是如何回傳的?

理解上面的圖!不好解釋!

全文結束

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/305511.html

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