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系列专栏：凡人修C传
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文章目录

• 前言
• 一、寄存器概念
• •  寄存器百度百科简介：
  •  寄存器最起码具备的4种功能
  •  寄存器的类型
  •  指针和变址寄存器
  •  两个特别的寄存器
• 二、函数栈帧的指令介绍
• •  函数栈帧中的几个重要指令
  •  所用用到的指令
• 三、函数栈帧的创建
• •   函数__tmainCRTStartup的建立
  •   main函数建立
  •   Add函数建立
• 四、函数栈帧的销毁
• 总结

前言

之前学习C语言函数递归的时候，遇到了许多的疑惑和困难，所以今天就讲一讲函数递归的一些基本原理—函数栈帧的创建与销毁，来揭开函数递归的神秘面纱。

   之前学习递归的时候产生的疑惑：

• 局部变量是怎么创建的？
• 为什么局部变量的值是随机值？
• 函数是怎么传参的？传参的顺序又是怎样的？
• 形参和实参是什么关系？
• 函数调用是怎么做的？
• 函数调用结束后是怎么返回的？

  而这些疑惑，今天我都会带着大家解开。并且今天的内容，建议使用的环境是Visual Studio 2013，建议不要使用太高级的编译器，因为我们在学习的过程中需要随时对我们的程序运行过程进行观测，而越是高级的编译器会自动优化，封装更加复杂，随之而来的就是越不容易学习和观察。

  并且，在不同的编译器下，函数调用过程中栈帧的创建和销毁大体逻辑上是相同的，但细节上是略有差异的，具体细节取决于编译器的实现。

一、寄存器概念

  在开始了解函数栈帧的创建与销毁之前，我们首先要了解一下计算机CPU内部的重要组成——寄存器。

 寄存器百度百科简介：

  寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。其实寄存器就是一种常用的时序逻辑电路，但这种时序逻辑电路只包含存储电路。寄存器的存储电路是由锁存器或触发器构成的，因为一个锁存器或触发器能存储1位二进制数，所以由N个锁存器或触发器可以构成N位寄存器。寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存储容量的高速存储部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。

 寄存器最起码具备的4种功能

• 清除数码：将寄存器里的原有数码清除。
• 接收数码：在接收脉冲作用下，将外输入数码存入寄存器中。
• 存储数码：在没有新的写入脉冲来之前，寄存器能保存原有数码不变。
• 输出数码：在输出脉冲作用下，才通过电路输出数码。

  仅具有以上功能的寄存器称为数码寄存器；有的寄存器还具有移位功能，称为—移位寄存器。

 寄存器的类型

• 通用寄存器组
• 指针和变址寄存器
• 段寄存器
• 指令指针寄存器IP
• 标志寄存器FR

 指针和变址寄存器

 两个特别的寄存器

• EBP：扩展基址指针寄存器(extended base pointer)，其内存放着一个指针，该指针永远指向系统栈最上面一个栈帧的栈底。

• ESP：扩展堆栈指针寄存器(extended stack pointer)，其内存放着一个指针，该指针永远指向系统栈最上面一个栈帧的栈顶。

二、函数栈帧的指令介绍

  对于每一个函数在进行创建和使用时，都会在内存中创建一块临时空间，并在临时空间内进行函数的处理。

  每一个函数被创建就会在栈上创建一块空间，并且会使EBP与ESP来进行维护，也就是说，ESP与EBP是专门维护新创立的函数的。

 函数栈帧中的几个重要指令

• push—学过c++的stl的同学我感觉应该熟悉，push意思就是推、压，这里就是创建一块空间。
• sub—就是相减，作差。
• mov—就是赋值的意思。
• lea，mov，mov，rep stos的意思是，把lea这个为起始到reo stos这里之间的16进制数字，将第一个mov的值全部改写成第二个mov的值。
• pop—学过stl的其实知道就是减，其实应用这里就是释放栈帧其实就是销毁。

 所用用到的指令

int main(){001C18B0pushebp001C18B1mov ebp,esp001C18B3sub esp,0E4h001C18B9pushebx001C18BApushesi001C18BBpushedi001C18BClea edi,[ebp-24h]001C18BFmov ecx,9001C18C4mov eax,0CCCCCCCCh001C18C9rep stosdword ptr es:[edi]001C18CBmov ecx,1CC008h001C18D0call001C131Bint a = 10;001C18D5mov dword ptr [ebp-8],0Ahint b = 20;001C18DCmov dword ptr [ebp-14h],14hint c = Add(a, b);001C18E3mov eax,dword ptr [ebp-14h]001C18E6pusheax001C18E7mov ecx,dword ptr [ebp-8]001C18EApushecx001C18EBcall001C10B4001C18F0add esp,8001C18F3mov dword ptr [ebp-20h],eaxprintf("%d + %d = %d\n", a, b, c);001C18F6mov eax,dword ptr [ebp-20h]001C18F9pusheax001C18FAmov ecx,dword ptr [ebp-14h]001C18FDpushecx001C18FEmov edx,dword ptr [ebp-8]001C1901pushedx001C1902push1C7B30h001C1907call001C10D2001C190Cadd esp,10h return 0;001C190Fxor eax,eax}001C1911pop edi001C1912pop esi001C1913pop ebx001C1914add esp,0E4h001C191Acmp ebp,esp001C191Ccall001C1244001C1921mov esp,ebp001C1923pop ebp001C1924ret

  （一）这里先写一个程序以便于后续的讲解：

#includeint 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; }

  （二）这里根据VS2013就可以看到这里的指令

  这里是为了main函数做准备，所以下面就开始讲解函数栈帧的

三、函数栈帧的创建

  函数__tmainCRTStartup的建立

  （一） 指令1.push

  （二） 指令2.move

  （三） 指令3.sub

  （四） 指令4，5，6.push

前面指令的汇总：

  （五） 指令7，8，9，10

PS：mov39h个内容，全部改成0cccccccch
  dword是四个字节的意思

  main函数建立

  （一） 指令1.将0Ah赋值给[ebp-8]

  （二） 指令2.将14h赋值给[ebp-14h]

  （三） 指令3.将0赋值给[ebp-20h]

  Add函数建立

这里没见过的 详细讲，见过的就不说了。比如push
指令1.把[ebp-14h]放到eax
指令2.把[ebp-8]放到ecx
指令3.call指令

这里由于前面讲解，并且指令简单，所以就直接给大家上图啦~

 以上是整理栈帧建立的知识图谱

四、函数栈帧的销毁

  三连pop之后就是把我的ebp赋值给esp

 最后，执行最后一条ret指令，而此时 ret 指令要回到的，又恰恰是此前 call 指令存储在EBP弹出后变为栈顶的那个地址：00C21450

  然后按照指令依次释放就算是销毁了之前的函数栈帧，直到主函数的return 0；

总结

  写到这里，函数栈帧的创建以及销毁算是讲完了，但是奈不住我讲的不好或者同学们没听懂，我的建议是给我提意见或者仔细多看几遍，这样才能学明白函数栈帧。

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