文章目录

• 前言
• 一、准备工作
• 二、谁调用了main函数？
• 三、浅读一下汇编
• 总结

前言

函数栈帧万字详解，学不会你来捶我！！！

在学习函数的时候我们或许会有一些疑惑，比如：
1、局部变量是怎末创建的？
2、为什么局部变量的值是随机值？
3、函数是怎末传参的，传参的顺序是怎么样的？
4、形参和实参是什么关系？
5、函数调用是怎末实现的？
6、函数调用结束后是怎末返回返回值的？
今天，博主就和大家一起探讨一起探讨一下函数栈帧的创建和销毁，学会了些，我们的疑惑也就自然解决了；

一、准备工作

测试环境：VS2019
首先我们得知道：eax、ebx、ecx、edx是一些常见的寄存器；
当然我们今天的主角esp和ebp也是一种寄存器；
上面的寄存器我们目前只需要知道他是一个寄存器就行了；
其中函数栈帧是在栈上开辟我们得知道，栈是先进后出；
其中esp和ebp之间维护的空间就叫函数栈帧；

测试代码：

int Add(int x, int y){int z = x + y;return z;}int main(int argc, char* argv[]) {int a = 20;int b = 30;int c = Add(a, b);printf("%d\n", c);return 0;}

二、谁调用了main函数？

我们知道main函数是整个程序的入口；
main函数既然是一个函数就一定也会在栈上建立栈帧，会建立栈帧，那一定就有函数调用它，那到底是谁在调它呢？
我们按下f10，先调试起来，在窗口中找到调用堆栈；

我们可以看到，黄色箭头所指向的位置，就是main函数，在其下main还有其他函数，我们点进去看看：

我们可以发现，是一个叫做invoke_main()的函数调用的main函数；
我们发现invoke_main()也是一个函数，那一定也有函数调用它：

我们可以发现是一个叫__scrt_common_main_seh()函数调用了invoke_main()函数，那谁又调用了__scrt_common_main_seh()？

是一个__scrt_common_main（）函数调用了它；
谁有调用了__scrt_common_main（）？

是mainCRTStartup()调用了__scrt_common_main（）；
至此调用结束；
简单梳理下：

就是这样层层调用；
也就是说在main函数所开辟的空间下，还有其它函数开辟的空间，main函数并不是从栈底开始开辟空间的；

接下我们从汇编的角度来理解一下，函数栈帧的创建和销毁；

三、浅读一下汇编

既然要读汇编，我们就要首先找到汇编，按下f10，右击鼠标，找到反汇编；

我们就可以看到我们所写代码，对应的汇编指令了；

为了方便观察把这个勾掉；
接下来进入正题：
通过上文我们知道，在没有调用main函数的时候，我们的esp和ebp维护的是invoke_main()函数的栈帧：

同时我们记录一下此时esp和ebp所保存的地址；

接下来我们看一下第一条指令：

这条指令的意思呢就是将ebp里面的值压入栈中（注意是ebp里面的值！！！不是将ebp这个寄存器压进去，ebp的值也就是ebp当前所在位置的地址），在栈中先保存一下（剧透一下，也就是保留一下回来的路，避免出去了回不来的尴尬）；

既然往栈中压入了元素，我们的esp就往上维护一下我们esp里面就放着压入栈中的的元素的地址（压入的这个元素就是ebp所存的值），这个我们来对比一下esp和ebp维护的地址就行了
指令执行之前：

指令执行之后：

是不是相当于之前的地址减小了4字节；
我们再来看看esp所存的指针所指向的空间是不是存的ebp的值；

答案是和我们上诉讲的理论是相符的（倒着看）；
我们接着这往下看下一条指令：

这条指令的意思呢就是，将esp寄存器里面的值赋给ebp寄存器
等价于ebp=esp；
那我们就执行呗：

我们观察一下ebp里面的值是不是等于esp：

符合我们上述理论：
这条指令就执行完了；
接着看下一条指令：

这条指令的意思就是将esp里面的值减去0E4h（十六进制）在重新赋给esp等价于esp=esp-0E4h；
esp也就不在维护这里了，esp也就更新了维护地点：
我们看看监视：


我们可以发现，esp和ebp是不是已经不在维护invoke_main()函数的栈帧了，而是在维护一块新空间；
联想我们在干什么，这一块新空间，不就是为main()函数预开辟的吗！！！

同时记录一下此时esp和ebp维护的指针：

接下来看下一条指令：

这条指令的意思就是将ebx寄存器里面的值压入栈中！！！不是将edi这个寄存器压进去（ebx的值压进来具体作用我们不讨论）
同时esp向上维护一下也就是esp=esp-4；

接着再看下一条指令：

与上一条指令一样的效果：

接着再看下一条指令：

与上一条指令一样的效果：

最终达到的效果就是：

接着来看下一条指令：

这条指令的意思就是将ebp-24h的地址加载到edi中；
那么edi中就应该存放的是ebp-24h的值：

经过我们运算，edi里面就应该放这个值，我们来看看到底是不是呢？

很明显我们的计算是正确的；
仔细观察的话我们会发现edi其实是比esp大的：

我们也就能大概知道edi是指向那的指针了：

接着来看下一条指令：

意思：将9放入ecx这个寄存器：

接下来我们看下一条指令：

将0cccccccch放入eax寄存器中去：

接下来我们看下一条指令：

这条指令的意思就是从edi所指向的位置开始的4个字节（word代表1字，1字也就是2个字节，double word双字，也就是4字节）初始化为eax，其中edi=edi+4；
并且重复此过程ecx次，最终我们会发现edi==ebp；


我们可以看到的确是初始化成了cccccccc，这也是为什么我们不初始变量的时候，打出来的是随机值或者烫烫烫，当然不同的编译器，对于开辟的空间用什么值初始化是不一样的；
接着看下一条指令：

将79c003h放入ecx中：

至此main函数的栈帧完全开好了，并且完成了初始化！！！！；

接着下一条指令：

也就是int a=20；这条语句对应的汇编；
将14h（20）放入地址为ebp-8的这个位置：

接着下一条指令：

与上一样为b开辟空间并初始化；

接着下一条指令：

这两条的意思就是将ebp-14h地址处的值放入eax中，然后再将eax中的值压入栈中存起来，请注意！！ebp-14h地址处的值是什么是变量b唉！！！！，先在将b的值压入了栈中唉，既然出现了压栈esp就应该向上维护一下：

这一步是不是相当于在传参了，先传的b；
接着下一条：

遇上面一样的，ebp-8是a的地址；
这次传参传的是a了；


从上面的指令我们知道了，两个有用信息，函数传参的顺序的确是从右往左；
形参的确是实参的一份临时拷贝；
接着下一条指令：

从这里开始调用Add函数；
在此之前编译器会把下一次指令的序号（007955D0）压入栈中，以防下次回来的时候，能够保证能顺利往下执行下一条指令，然后才开始正式调用Add；

观察esp所指向的空间是不是放的下一条指令的序号：

接下来我们便开始为Add（）函数建立栈帧：

过程同main函数建立栈帧一样（读者可以自己尝试走一遍）

下一条指令：

ebp+8不就是形参x的地址吗，第一句话的意思就是将x的值放入eax的寄存器里面；第二句话：
将地址为ebp+0ch（也就是形参y的地址）将y与eax寄存器里面的值做加法，在写入eax寄存器；
第三句话：将eax的值写入地址为ebp-8的位置处（也就是z）；
z空间里面所放的；

其实从这里我们可以发现：初始化和赋值的关系：
初始化其实并不等同于赋值；初始化的话是直接在栈上开辟空间，然后将值放入所开辟的空间里面就行了；
而赋值的话就不是，赋值的话由于空间已经开辟好了，我们将值向读入寄存器里面保存一下；
再通过寄存器之手写回内存：

下一条指令：

将ebp-8地址处的值放入寄存器里，ebp-8也即是z的地址，也就是相当于把z的值放入eax寄存器里面

从这里我们可以看出，return返回值并不是直接就返回了，而是先保存在寄存器里面，等回到main函数的栈帧时才开始返回；
接下来我函数作用发挥了，可以销毁函数了：

这三条指令就是出栈：
也就是每出一次栈esp+4；



esp和ebp维护的空间在在缩小，也就是Add函数栈帧在一步步销毁；
下一条：

我们如果注意的话其实esp+0cch就回到了ebp的位置：

这是刚为Add建立栈帧时esp所向上维护的步长也是0CCh；

esp和ebp相等：

下一条：

出栈操作：将ebp所指向的元素出栈，并且将此元素的值放入ebp；既然是出栈操作，esp当然得esp=esp+4；


此时我们可以发现

esp的确加了4，ebp回到了维护main函数的地方；由此我们可以得出一个结论，ebp不仅维护被调用函数的栈上，也维护着调用函数的基地址；
下一条：

将esp所指向的元素出栈，并且回到改元素所标的位置；esp+=4；


至此Add函数栈帧已被销毁完毕！！！；
下一条：

esp=esp+8;
也就是将形式参数销毁！！！；
至此Add函数完全被销毁；

至此我的esp和ebp又开始重新维护main函数这块栈帧了；
至此函数栈帧的销毁已经结束了；
（后面的main函数栈帧的销毁读者可以自己走一遍）

当然还要把寄存器里面的返回值读出来，放在ebp-20h的地址处也就是c；

最终截图：

总结

回答一下前面的问题：
1、局部变量是靠函数栈帧来创建的，先有函数栈帧才有局部变量，函数栈帧消失，局部变量消失，先定义的局部变量地址较高；这个主要使用ebp-某值来确定的，至于具体是多少，和怎么使用空间，是由编译器决定的；
2、对于为初始化的变量，由于没有值去覆盖这个空间原有的值，而原有的值是函数栈帧建立时编译器自动为我们覆盖在上面的，不同的编译器对于所格式化的值也就不一样，故不初始化的变量，里面存的是栈帧建立初期，编译器格式化空间的值；
3、函数传参是从右往左的（VS2019是这样）；
4、形参其实是实参的一份临时拷贝；
5、主要是靠esp和ebp的移动来维护的；如果函数有参数的话，先为形式参数开辟空间，把行参存起来，在保存一下下一条指令，以免函数调完后，不能顺利的往下执行，最后就是保存一下，调用函数的基地址，以保证下次我们能够原路返回；再为被调用函数建立栈帧并初始化栈帧；被调用函数的局部变量，在这栈帧里面开辟；若国函数调完了，并且拥有返回值的话，先将返回值保存在寄存器里面（不着急返回）然后一步步逆向当时建立栈帧时的操作；待回到调用函数内部是，将返回值写回内存；至此是函数栈帧创建销毁的大概过程；
6、拥有返回值的话，先将返回值保存在寄存器里面（不着急返回）然后一步步逆向当时建立栈帧时的操作；待回到调用函数内部是，将返回值写回内存
… …
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… …
其实通过函数栈帧销毁的过程我们可以发现esp和ebp只是并为维护那块空间了，并没有像我们建立栈帧那样格式化，这位我们恢复数据提供了可能；