【C语言】可能是csdn最易懂的--函数栈帧（图解版）

小咪咪 2022-09-03 14:28 124阅读 0赞

### 函数栈帧 ###

*  前言
 *  一、本文章的学习目标
 *  二、实验准备
 *   *  1.一个简单的代码- -实现两个数相加
     *  2.一点要用到的小知识
 *  2.解析代码
 *   *  1.函数调用前的准备工作
     *  2.调用Add函数前的栈帧
     *  3.Add函数的堆栈
     *  4.返回时的堆栈
 *  整体的图
 *  总结

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# 前言 #

文章篇幅较长，如有需要请先收藏❤❤❤  
在学习c语言的过程中对于一些函数的执行很多时候我们都是不清楚，不了解的，这其实对于学习是不好的，本篇就大致的叙述函数栈帧的创建和销毁。

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# 一、本文章的学习目标 #

**了解局部变量的是如何创建**  
**为什么局部变量的值是随机值–程序为何经常出错显示的是烫烫烫**  
**函数是怎么传参的，传参的顺序是怎样的？**  
**形参和实参是什么关系？**  
**函数调用是怎样做到的？**  
**函数调用是结束后怎么返回的？**  
仔细观察这篇文章，然后尝试解答以上的问题

# 二、实验准备 #

## 1.一个简单的代码- -实现两个数相加 ##

代码如下

#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);
    	return 0;
    }

## 2.一点要用到的小知识 ##

我所用的是vs2013环境下得到的结果  
这段代码应该是人人都能读得懂的，我们先按住f11，右击鼠标到反汇编![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
在这里要给大家介绍一点基本知识：[寄存器][Link 1]  
我们常见的寄存器有：eax,ebx,ecx,edx,**ebp,esp**，其中的ebp，esp这两个寄存器存放的是地址，用来维护函数栈帧的！！

知道了这些，我们就可以进行下一步了，让我们一起读读汇编代码

# 2.解析代码 #

首先呢，main函数又是谁调用的呢？我们按住f10，就可以看到  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
我们向上查找就能看到是由\_\_tmainCRTStartup调用我们的main函数的![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
而\_\_tmainCRTStartup又是mainCRTStartup函数调用的![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

所以我们打开调用堆栈时，可以看到调用的顺序![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
从这里接下来我们开始讲解：

## 1.函数调用前的准备工作 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
**第一步**的push操作会让esp往上走，同时我们也可以从从下图看出esp指向的也确实是ebp的值![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
**第二步**的mov其实也就可以理解成赋值，将esp的值给到ebp![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
第三步就是sub就是将 esp-0E4h个字节  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
**第三步**将这三个数据入栈  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]  
**第四步**：lea操作就是加载地址详细看下图![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]  
第五步：将39h给到我们的ecx，16进制数CCCCCCCC给到eax，我们所进行的其实就是从edi这个位置开始，往下16进制的39个dword（一个dword4字节）置成eax，此时也就是从之前的ebp-oE4h的位置往下放入值![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]![在这里插入图片描述][b849f6716b51403b9704b66ac42b19ad.png]  
即：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]  
相信看到这里，你就能够明白main函数当中我们走到这里，连代码的第一行都还没走到，但看到这里，往后看你就能够明白为什么**局部变量不初始化的话是随机值了**

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## 2.调用Add函数前的栈帧 ##

接下来我们进行讲解在Add函数调用之前编译器还帮我们干了什么  
![在这里插入图片描述][07022ef2dd6f40e8b389472b60f5a212.png]  
\*\*第一步：\*\*这里的mov也就是将 0Ah–十进制的10，给到我们的ebp-8  
这个地址，画图表示为，其实到了这里，也就能解释了，局部变量不初始化，默认放着就是我们的0xCCCCCCCC也就是烫烫烫![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]  
第二步：将数据mov到相应位置，逻辑相同，我们这边就一次弄好![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 15]  
在进入call命令前的几个步骤就是压栈![在这里插入图片描述][93863149646f49ea9a2241663d035563.png]

我们这里将call命令前的四个命令的图在画一画：其中的esp在每次push命令都会指向新压入的数据，这里1，2和3，4的逻辑类似，都是先把值放在eax这个寄存器当中，在压栈，图为下面![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 16]  
接下来进入Add函数内部，我们应该先点击f11进入函数内部  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 17]  
进入Add函数内部，这时会发现一开始的指令差不多，也是先push，mov，sub，push这三个数据之后，再对Add的空间进行类似初始化的操作，然后才到我们所写的代码指令，因为这里的逻辑和上面相差不大，我们就直接给出图大家可以对一对，重点讲解返回时的逻辑

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## 3.Add函数的堆栈 ##

\*\*第一步:\*\*由于图画的太大了，所以我们这里展示Add栈帧中的图画，当执行到mov之前都和前面的逻辑类似，就一起花了  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 18]  
然后再将esp指向栈顶

**第二步**：仔细看这里mov是将ebp+8的值（b的拷贝）放到eax，然后add中先让ebp+0Ch的值与eax相加放到eax当中，最后mov将eax放入ebp-8，即实现了相加  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 19]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 20]  
接下来进行Add函数的返回操作

## 4.返回时的堆栈 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 21]  
接下来mov操作：  
**第一步**：  
将eax保存 ebp-8这个位置的值，这里面储存的就是我们的值30，出了作用域之后变量z的空间还给内存，但是我们的寄存器eax保存了结果！！  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 22]  
**第二步**：  
mov操作  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 23]  
**第三步**：在进行pop ebp操作的时候，将当前数据pop出来并且将值给到ebp当中，**所以ebp又能够重新找回main函数的栈底**，这个过程非常重要！！  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 24]  
**最后一步**：结果返回！！恭喜你，学到这里也就初步了解了函数栈帧大概什么样的，接下来可以尝试回答一下文章开头的问题  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 25]

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最后附上栈帧图

# 整体的图 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 26]

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# 总结 #

函数栈帧其实是一个非常重要的知识，对于上面讲述有错误的同学可以私信我，喜欢的话可以给个一键三连哟！！

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220829/38bcfdd7f95648b28164bba5a49b6d73.png
[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%AF%84%E5%AD%98%E5%99%A8/187682?fr=aladdin
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220829/07f930e3474645ef82dad6e2f1dc3ab6.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220829/b337dfe1631843089dddf809e1e43e6c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220829/644f606a04bc4a9182a5bb7cb571a63a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20220829/5d046017eb5646148c6a51d82ebaf306.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20220829/82c5513d693e4dffb8855b962c9d81f5.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20220829/6352bd1857124ffabffb0417c5065385.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 18]: /images/20220829/c8578a0478a64f08aeebc37e09c320f2.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 20]: /images/20220829/90314651742b4440a869a15ffe04c8f7.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 21]: /images/20220829/de87f7736eb64dc3be050b5998def3f1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 22]: /images/20220829/ca549c8165f94747b623c9fd1686d33e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 23]: /images/20220829/41aae8067ef34e7fa54778682cf511b4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 24]: /images/20220829/76c70ed53a3d46618c695e1e7d369d77.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 25]: /images/20220829/5770162b28bc40d3bdacfd8547d82429.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MjM0NDQwMQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 26]: /images/20220829/294a4ae0317a47c99598e411fede3fca.png