一、什么是函数栈帧？

函数栈帧（stack frame）就是函数调用过程中在程序的调用栈（call stack）所开辟的空间，这些空间是用来存放：

1、函数参数和函数返回值；
2、临时变量（包括函数的非静态的局部变量以及编译器自动生产的其他临时变量）；
3、保存上下文信息（包括在函数调用前后需要保持不变的寄存器）。

二、理解函数栈帧能解决什么问题呢？

只要理解了函数栈帧的创建和销毁，以下问题就能够很好的理解了：
1、局部变量是如何创建的？
2、为什么局部变量不初始化内容是随机的？
3、函数调用时参数时如何传递的？传参的顺序是怎样的？
4、函数的形参和实参分别是怎样实例化？
5、函数的返回值是如何带回的？

三、函数栈帧的创建和销毁解析

1、什么是栈？

栈（stack）是现代计算机程序里最为重要的概念之一，几乎每一个程序都使用了栈，没有栈就没有函数，没有局部变量，也就没有我们如今看到的所有的计算机语言。

在经典的计算机科学中，栈被定义为一种特殊的容器，用户可以将数据压入栈中（入栈 push），也可以将已经压入栈中的数据弹出（出栈 pop），但是栈这个容器必须遵守一条规则：先入栈的数据后出栈（First In Last Out， FIFO）。就像叠成一叠的书，先叠上去的书在最下面，因此要最后才能取出。在计算机系统中，栈则是一个具有以上属性的动态内存区域。程序可以将数据压入栈中，也可以将数据从栈顶弹出。压栈操作使得栈增大，而弹出操作使得栈减小。在经典的操作系统中，栈总是向下增长（由高地址向低地址） 。在我们常见的i386或者x86-64下，栈顶由成为 esp 的寄存器进行定位的。

2、认识相关寄存器和汇编指令

相关寄存器

eax：通用寄存器，保留临时数据，常用于返回值ebx：通用寄存器，保留临时数据ebp：栈底寄存器esp：栈顶寄存器eip：指令寄存器，保存当前指令的下一条指令的地址

相关汇编命令

mov：数据转移指令push：数据入栈，同时esp栈顶寄存器也要发生改变pop：数据弹出至指定位置，同时esp栈顶寄存器也要发生改变sub：减法命令add：加法命令call：函数调用，1. 压入返回地址 2. 转入目标函数jump：通过修改eip，转入目标函数，进行调用ret：恢复返回地址，压入eip，类似pop eip命令lea：预加载，装入有效地址的意思，它的操作数就是地址

3、解析函数栈帧的创建和销毁

3.1、预备知识

1、每一次函数调用，都要为本次函数调用开辟空间，就是函数栈帧的空间。
2、这块空间的维护是使用了2个寄存器： esp 和 ebp ， ebp 记录的是栈底的地址， esp 记录的是栈顶的地址。

3、函数栈帧的创建和销毁过程，在不同的编译器上实现的方法大同小异。

3.2、函数反汇编

#include int Add(int x, int y){int z = 0;z = x + y;return z;} int main(){int a = 3;int b = 5;int ret = 0;ret = Add(a, b);printf("%d\n", ret);return 0;}

3.3、代码到反汇编

调试到 main 函数开始执行的第一行，右击鼠标转到反汇编。
注：VS编译器每次调试都会为程序重新分配内存，文中的反汇编代码是一次调试代码过程中数据，每次调试略有差异。

1、主函数的反汇编代码

2、自定义函数反汇编代码

3.4、函数栈帧的创建

接下来我们就一行行拆解汇编代码

1、主函数反汇编代码
00BE1820 push ebp //把ebp寄存器中的值进行压栈，此时的ebp中存放的是esp-400BE1821 mov ebp,esp //mov指令会把esp的值存放到ebp中，相当于产生了main函数的ebp//esp上面的这段代码最后4句，等价于下面的伪代码：小知识：烫烫烫~00BE1823 sub esp,0E4h //sub会让esp中的地址减去一个16进制数字0xe4,产生新的esp//此时的esp是main函数栈帧的esp//结合上一条指令的ebp和当前的esp之间维护了一个块栈空间//这块栈空间就是为main函数开辟的main函数的栈帧空间//这一段空间中将存储main函数中的局部变量。00BE1829 push ebx //将寄存器ebx的值压栈，esp-400BE182A push esi //将寄存器esi的值压栈，esp-400BE182B push edi //将寄存器edi的值压栈，esp-4//上面3条指令保存了3个寄存器的值在栈区，这3个寄存器的在函数随后执行中可能会被修改，所以先保存寄存器原来的值，以便在退出函数时恢复。//下面的代码是在初始化main函数的栈帧空间。//1. 先把ebp-24h的地址，放在edi中//2. 把9放在ecx中//3. 把0xCCCCCCCC放在eax中//4. 将从edp-0x2h到ebp这一段的内存的每个字节都初始化为0xCC00BE182C lea edi,[ebp-24h]00BE182F mov ecx,900BE1834 mov eax,0CCCCCCCCh00BE1839 rep stos dword ptr es:[edi]

上面的这段代码最后4句，等价于下面的伪代码

edi = ebp-0x24;ecx = 9;eax = 0xCCCCCCCC;for(; ecx = 0; --ecx,edi+=4){*(int*)edi = eax;}

之所以上面的程序输出“烫”这么一个奇怪的字，是因为main函数调用时，在栈区开辟的空间的其中每一个字节都被初始化为0xCC，而arr数组是一个未初始化的数组，恰好在这块空间上创建的，0xCCCC（两个连续排列的0xCC）的汉字编码就是“烫”，所以0xCCCC被当作文本就是“烫”。

2、main中的核心反汇编
int a = 10;00BE183B mov dword ptr [ebp-8],0Ah //将10存储到ebp-8的地址处，ebp-8的位置其实就是a变量int b = 20;00BE1842 mov dword ptr [ebp-14h],14h//将20存储到ebp-14h的地址处，ebp-14h的位置其实是b变量int c = 0;00BE1849 mov dword ptr [ebp-20h],0 //将0存储到ebp-20h的地址处，ebp-20h的位置其实是c变量//以上汇编代码表示的变量a,b,c的创建和初始化，这就是局部的变量的创建和初始化//其实是局部变量的创建时在局部变量所在函数的栈帧空间中创建的

//调用Add函数c = Add(a, b);//调用Add函数时的传参//其实传参就是把参数push到栈帧空间中00BE1850 mov eax,dword ptr [ebp-14h] //传递b，将ebp-14h处放的20放在eax寄存器中 00BE1853 push eax //将eax的值压栈，esp-400BE1854 mov ecx,dword ptr [ebp-8] //传递a，将ebp-8处放的10放在ecx寄存器中00BE1857 push ecx //将ecx的值压栈，esp-4//跳转调用函数00BE1858 call 00BE10B400BE185D add esp,800BE1860 mov dword ptr [ebp-20h],eax

call 指令是要执行函数调用逻辑的，在执行call指令之前先会把call指令的下一条指令的地址进行压栈操作，这个操作是为了解决当函数调用结束后要回到call指令的下一条指令的地方，继续往后执行。

3、自定义函数的反汇编代码
int Add(int x, int y){ 00BE1760 push ebp //将main函数栈帧的ebp保存,esp-400BE1761 mov ebp,esp //将main函数的esp赋值给新的ebp，ebp现在是Add函数的ebp00BE1763 sub esp,0CCh //给esp-0xCC，求出Add函数的esp00BE1769 push ebx //将ebx的值压栈,esp-400BE176A push esi //将esi的值压栈,esp-400BE176B push edi //将edi的值压栈,esp-4int z = 0;00BE176C mov dword ptr [ebp-8],0 //将0放在ebp-8的地址处，其实就是创建zz = x + y;//接下来计算的是x+y，结果保存到z中00BE1773 mov eax,dword ptr [ebp+8] //将ebp+8地址处的数字存储到eax中00BE1776 add eax,dword ptr [ebp+0Ch] //将ebp+12地址处的数字加到eax寄存中00BE1779 mov dword ptr [ebp-8],eax //将eax的结果保存到ebp-8的地址处，其实就是放到z中return z;00BE177C mov eax,dword ptr [ebp-8] //将ebp-8地址处的值放在eax中//其实就是把z的值存储到eax寄存器中，这里是想通过eax寄存器带回计算的结果，做函数的返回值。} 00BE177F pop edi00BE1780 pop esi00BE1781 pop ebx00BE1782 mov esp,ebp00BE1784 pop ebp00BE1785 ret

代码执行到Add函数的时候，就要开始创建Add函数的栈帧空间了。在Add函数中创建栈帧的方法和在main函数中是相似的，在栈帧空间的大小上略有差异而已。
1. 将main函数的 ebp 压栈；
2. 计算新的 ebp 和 esp；
3. 将 ebx ， esi ， edi 寄存器的值保存；
4. 计算求和，在计算求和的时候，我们是通过 ebp 中的地址进行偏移访问到了函数调用前压栈进去的参数，这就是形参访问；
5. 将求出的和放在 eax 寄存器中准备带回。

3.5、函数栈帧的销毁

当函数调用要结束返回的时候，前面创建的函数栈帧也开始销毁。
那具体是怎么销毁的呢？我们看一下反汇编代码。

00BE177F pop edi //在栈顶弹出一个值，存放到edi中，esp+400BE1780 pop esi //在栈顶弹出一个值，存放到esi中，esp+400BE1781 pop ebx //在栈顶弹出一个值，存放到ebx中，esp+400BE1782 mov esp,ebp //再将Add函数的ebp的值赋值给esp，相当于回收了Add函数的栈帧空间00BE1784 pop ebp //弹出栈顶的值存放到ebp，栈顶此时的值恰好就是main函数的ebp，esp+4，此时恢复了main函数的栈帧维护，esp指向main函数栈帧的栈顶，ebp指向了main函数栈帧的栈底。00BE1785 ret //ret指令的执行，首先是从栈顶弹出一个值，此时栈顶的值就是call指令下一条指令的地址，此时esp+4，然后直接跳转到call指令下一条指令的地址处，继续往下执行。

回到了call指令的下一条指令的地方：

拓展了解：
其实返回对象时内置类型时，一般都是通过寄存器来带回返回值的，返回对象如果时较大的对象时，一般会在主调函数的栈帧中开辟一块空间，然后把这块空间的地址，隐式传递给被调函数，在被调函数中通过地址找到主调函数中预留的空间，将返回值直接保存到主调函数的。具体可以参考《程序员的自我修养》一书的第10章。到这里我们给大家完整的演示了main函数栈帧的创建，Add函数站真的额创建和销毁的过程，相信大家已经能够基本理解函数的调用过程，函数传参的方式，也能够回答课件开始处的问题了。

1、局部变量是如何创建的？

答：一个新的函数帧栈被创建，并将局部变量推入到函数栈帧空间，然后为其分配内存空间。

2、为什么局部变量不初始化内容是随机的？

答：在栈区开辟的空间其中每一个字节都被初始化为0xCC，0xCCCC（两个连续排列的0xCC）的汉字编码就是“烫”，所以0xCCCC被当作文本就是“烫”。同时，初始化为确切内容时可以说成是覆盖掉了0xCC。

3、函数调用时参数是如何传递的？传参的顺序是怎样的？

答：其实是将值放在了寄存器中推到了创建的自定义函数中以此完成传递，传参顺序是函数定义的顺序。

4、函数的形参和实参分别是怎样实例化？

答：形参是在栈帧空间中创建的独立空间，与实参相比值相同、空间相互独立，所以形参改变实参不会发生变化，因此说形参是实参的一份临时拷贝。

5、函数的返回值是如何带回的？

答：因为有call 指令，执行call 指令之前先会把 call 指令的下一条指令的地址进行压栈操作，这个操作是为了解决当函数调用结束后要回到call指令的下一条指令的地方，继续往后执行，因此完成了带回。