IA-32汇编语言笔记——堆栈的作用

Posted 2022-11-22

• 记录汇编语言课笔记，可能有不正确的地方，欢迎指出
• 教材《新概念汇编语言》—— 杨季文
• 这篇文章对应书第二章 IA32处理器基本功能 3.1部分

---

文章目录

• ​​一、过程调用和返回指令​​

• ​​（1）过程​​
• ​​（2）过程调用指令​​
• ​​（3）过程返回指令​​

• ​​二、参数传递​​

• ​​（1）参数传递​​
• ​​（2）参数传递方法​​

• ​​三、局部变量​​

一、过程调用和返回指令

（1）过程

1. ​​过程​​：汇编语言中的子程序称为过程（procedure），对应C语言中的函数。
2. 调用子程序（过程、函数）在本质上是控制转移，它与无条件转移的区别是调用子程序要考虑返回

（2）过程调用指令

名称	CALL（过程调用指令）
格式	​​CALL LABEL​​
动作	先把返回地址偏移（EIP内容）压入堆栈，然后给EIP赋值为目标LABEL的地址偏移，实现转移
注意	​​返回地址​​：紧随过程调用指令的下一条指令的地址（有效地址）
	​​目标地址​​：子程序开始处的地址（有效地址）
	与无条件转移指令相比，过程调用指令CALL只是多了第一步（保存返回地址）

（3）过程返回指令

名称	RET（过程返回指令）
格式	​​RET​​
动作	从堆栈弹出地址偏移，并送到指令指针寄存器EIP
注意	通常，这个返回地址就是在执行对应的调用指令时所压入堆栈的返回地址
	过程返回指令的使用应该与过程调用指令相对应

• 示例：

/*
dp32
  ·演示子程序的调用和返回，说明call和RET指令的作用
  ·调试时关注ESP的值，进出子程序时有压栈和出栈
  ·这里都是用寄存器传递参数的，影响堆栈的只有进/出子程序时保存/弹出原EIP位置
  ·特别注意，这里把子程序的汇编安排在return语句之后，这样能避免不经调用直接进入子程序。如果有编译器不支持这样写，需要用goto跳过
*/
#include <stdio.h>
char string[] = "abcde";

int main()

  _asm
  
    LEA ESI,string    //指针寄存器ESI指向string首
    MOV AX,[ESI]    //从ESI取两个字节放入AX (ab)
    CALL TUPPER     //把这两个字节的字符小写转大写
    MOV [ESI],AX

    MOV AX,[ESI+2]
    CALL TUPPER     //把这两个字节的字符小写转大写（这里进栈了返回地址偏移，ret时自动平衡)
    MOV [ESI+2],AX
    
    MOV AL, [ESI+4]
    CALL UPPER      //把最后一个字节的字符小写转大写
    MOV [ESI+4],AL
  

  printf("%s\\n", string);
  system("pause");

  return 0;

  _asm
  
  //UPPER函数用于把AL中的字符小写转大写
  UPPER:
    CMP AL, a
    JB UPPER2
    CMP AL, z
    JA UPPER2
    SUB AL, 20H //确认是小写字符后，转为大写
  UPPER2 :
    RET

  //TUPPER函数用于把AX中的两个字符小写转大写
  TUPPER :
    CALL UPPER
    XCHG AH, AL
    CALL UPPER
    XCHG AH, AL
    RET
  

二、参数传递

（1）参数传递

1. ​​参数传递​​：主程序在调用子程序时，往往要向子程序传递一些参数；同样，子程序运行后也经常要把一些结果返回给主程序。主程序与子程序之间的这种信息传递被称为参数传递
2. ​​入口参数​​：由主程序传给子程序的参数称为子程序的入口参数
   ​​​出口参数​​：由子程序传给主程序的参数称为子程序的出口参数
3. 一般而言，子程序既有入口参数，又有出口参数。但有的子程序只有入口参数，而没有出口参数；少数子程序只有出口参数，而没有入口参数。

（2）参数传递方法

1. 有多种传递参数的方法∶寄存器传递法、堆栈传递法、约定内存单元传递法和CALL后续区传递法等。有时可能同时采用多种方法，根据具体情况而事先约定好
2. 常用的两种方法：

方法	说明	特点
寄存器传递参数	把参数放在约定的寄存器中，在主程序中将参数放入寄存器，在子程序中取出	实现简单和调用方便，但只适用于传递参数较少的情形
堆栈传递参数	主程序在调用子程序之前，把需要传递的参数依次压入堆栈，然后子程序从堆栈中取入口参数	不占用寄存器，也无需额外的存储单元。但较为复杂

• 示例：

/*
dp33
  ·演示利用堆栈传递子程序参数，子程序参数x,y,返回2x+5y+100
  ·注意平衡堆栈：esp和ebp的值在子程序调用前后是一致的
  ·如果反汇编C语言形式的这个函数，不要加_fastcall前缀，否则会用寄存器传参，不会生成这样的代码
*/

#include <stdio.h>

int main()

  int sum = 0;

  _asm
  
    push 456    //参数y进栈，esp+=4
    push 23     //参数x进栈，esp+=4
    call cf34   //这里进栈了返回地址偏移（ret自动平衡）
    add esp,8   //手动平衡堆栈（x,y）

    mov sum,eax
  

  printf("sum=%d\\n", sum);
  system("pause");
  return 0;

  _asm
  
  cf34:
    push ebp          //子程序返回时ebp要复原，这里先保存一下，esp+=4
    mov ebp,esp         //ebp指向栈顶（esp）——建立堆栈框架
    mov eax,DWORD PTR[ebp+12] //之前入栈了3个值，这里地址往回找4*3=12，取出第一个参数y
    mov ecx,DWORD PTR[ebp+8]  //取第二个参数x
    
    //计算2x+5y+100,存入eax
    lea eax,DWORD PTR[eax+eax*4+100]
    lea eax, DWORD PTR[eax+ecx*2]
    pop ebp           //回复ebp的值，平衡堆栈——撤销堆栈框架
    ret
  

• 堆栈传递参数的堆栈变化示意

三、局部变量

1. 局部变量是高级语言中的概念。所谓局部变量指对其的访问仅限于某个局部范围。在C语言中，局部的范围可能是函数，或者是复合语句。局部变量还有动态和静态之分。
2. 堆栈可以用于安排动态局部变量

• 示例：

/*
dp36
  ·演示利用堆栈安排动态局部变量
  ·等价的C程序：
    int cf36(int x,int y) //返回xy中较大的
    
      int z;
      z=x;
      if(x<y)
        z=y;
      return z;
    
*/

#include <stdio.h>

int main()

  int max = 0;
  int x, y;
  printf("输入两个整数：");
  scanf("%d %d", &x, &y);

  _asm
  
    mov eax,y
    push eax
    mov eax,x
    push eax

    call cf36   //这里进栈了返回地址偏移
    add esp,8   //平衡堆栈

    mov max,eax
  
  printf("max = %d\\n", max);
  system("pause");
  return 0;

  _asm
  
  cf36:
    push ebp
    mov ebp,esp   //建立堆栈框架
    push ecx    //在堆栈安排局部变量z
    mov eax,DWORD PTR[ebp+8]  //eax取得参数x
    mov DWORD PTR[ebp-4],eax  //z=x
    
    mov ecx, DWORD PTR[ebp+8] //ecx取得参数x
    cmp ecx, DWORD PTR[ebp+12]  //比较x和y
    jge SHORT LN1cf36     //x>y则跳转，SHORT表示转移目的地就在附近
    mov edx, DWORD PTR[ebp+12]  //x<=y,则edx取得y,赋值给z
    mov DWORD PTR[ebp-4],edx
    
  LN1cf36:
    mov eax,DWORD PTR[ebp-4]  //eax取得z的值
    mov esp,ebp         //撤销局部变量z
    pop ebp           //撤销堆栈框架
    ret 
  

• 堆栈示意，安排局部变量并且由堆栈传递参数



•