图解栈帧运行过程

通用的栈帧结构

C语言在调用过程（函数）的时候使用了栈数据结构提供的后进先出的内存管理原则。

当Q 在执行时， p 以及所有在向上追溯到P 的调用链中的过程，都是暂时被挂起的。

当x86-64 过程需要的存储空间超出寄存器能够存放的大小时，就会在栈上分配空间，这个部分称为过程的栈帧(stack fram)。

下图给出了运行时栈的通用结构，包括把它划分为栈帧。当前正在执行的过程的帧总是在栈顶。

我们可以看到P调用过程Q时，两过程的栈帧时相邻的，且P到Q地址依次减小（往下）。

                                                                                   

这里关于通用栈帧构造不在赘述，详情看CSAPP中3.7.1章节。

栈帧运行过程

 以简单的main函数调用add函数为例进行讲解。

运行环境：Linux Ubuntu 1404LTS i386 +gcc

#include<stdio.h>
int add(int a,int b)
{
    return a+b;
}
int main()
{
int res=add(1,2);
return 0;
}

gcc对其进行编译

gcc -S hello.c hello.s

使用vscode打开hello.s汇编文件。去掉注释信息。

add:
    pushl    %ebp         //将ebp压入栈【假设ebp=addr2】，保存main函数的栈帧（栈底）
    movl    %esp, %ebp    //将当前栈顶值赋值给%ebp,此时%ebp是新函数（add）的栈底
    movl    12(%ebp), %eax //将12+M（%ebp）内存处的值移动到%eax寄存器，该内存处的值其实是在main函数的栈帧上
    movl    8(%ebp), %edx  //与上类似
    addl    %edx, %eax    //将两寄存器的值相加保存在%eax寄存器上（存储返回值）
    popl    %ebp          //栈弹出，将此时addr2值存入寄存器%ebp,此时栈底指针指向了addr2即为原main函数的栈底
    ret                   //把main函数的返回地址值赋值给rip

main:
    pushl    %ebp        //将main函数上一个函数的ebp压入栈
    movl    %esp, %ebp   //将上一个函数的esp栈顶指针存入%ebp寄存器，此时%esp,%ebp指向同一位置，但%ebp此时的含义是新栈帧（main函数的栈底）
    subl    $24, %esp    //为main函数开辟栈空间24byte
    movl    $2, 4(%esp)  //立即数2存入M（%esp）+4的内存   cdecl方式（实参从右往左先入栈）
    movl    $1, (%esp)   //立即数1存入M(%esp)的内存
    call    add          //调用call时，执行两个动作：将main函数的返回地址压入栈；将add函数的入口地址EntryPoint赋值给rip,随即执行add函数
    movl    %eax, -4(%ebp)  //将%eax寄存器的值移动到内存M（%ebp）
    movl    $0, %eax       //eax赋值为0
    leave
    ret

图解如下所示：