关于栈帧。

Posted 2020-10-14 shy_BIU

今天我们来讲讲，关于C语言里栈帧的那些事。

栈帧可以说是C语言里比较难理解的一个点里，但是，难的东西，要是搞懂了，那么拿下这门语言，也不晚了。

首先要明白，C语言中内存分配方式有三种：

1.静态存储区域分配。

　　地址空间概念在程序运行生命周期之间都存在，就比如一些全局变量和一些static定义的局部变量。

2.在栈上创建（内存有限）

　　就比如一些临时变量，局部变量。（放在栈中效率高。）

3.在堆上创建。

　　亦称动态内存分配。

　　通常用malloc或者new申请相应的内存空间。

　　当然也要用face或delete来释放内存。

具体内存环境分布如下图所示：

　　可以看到，栈里的内容，是从上往下增长的，堆里的内容，是从下往上增长的。栈和堆之间存在一定空间，那么也说明，如果栈或者堆的内容一多，就会出现栈溢出的情况。今天我们主要讲栈，所以这个实验就不做了。

栈的特点是：存放变量用来加快效率，而且变量从上到下增长，这些东西，我们马上开始证明。

　　首先，我们先编写一个基础的交换两个数数值的代码。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
void swap(int *x, int *y)
{
    int tmp = 0;
    tmp = *x;
    *x = *y;
    *y = tmp;
}
int main()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    swap(&a, &b);
    printf("a=%d,b=%d\\n", a, b);
    return 0;
}

 

　　我们知道，main函数是整个程序的入口，那么现在，我们按F10，开始调试我们的代码，从语句"int main()"开始。

　　程序跑起来，到swap函数调用前停下来，接下来我们来看我们刚刚定义的变量a和b的地址。

同时打开监视和内存界面。

　　这里我们可以看到，变量b和a的量都放在一个固定的地址上，而且b的地址要比a的小，这也进一步证明了栈是从上往下增长的客观事实。

　　为了更好研究，我们把代码变成汇编代码。

　　这里在定义和初始化a，b变量的时候，分别把10 mov 给a所在的地址，20 mov 给b所在的地址。

　　然后准备开始调用swap函数，把b的地址先放到eax寄存器中，把eax压入栈，再把a的地址放到ecx寄存器中，把ecx压入栈中。

　　然后需要提到一个call命令，这里着重提一下，call命令的作用有两个：

　　　　1.默认将当前命令的下一条指令的地址压入栈中。

　　　　2.跳转至目标函数地址开始过程调用。

　　听不懂没关系，我们用图来理解，在用图解释前，我们需要提及几个特别的寄存器:

　　　　1.EBP：指向栈底。2.ESP：指向栈顶。3.EIP：指向当前指令所在位置。

　　进入swap函数，我们可以看到，EIP，ESP的位置都发生了变化。

　　这里可能还不是很理解，用图解释一下，如下：

（这里出现了一个小失误，第一次调试的时候退出去了，和后来的汇编不是同一个进程里的。所以栈顶和栈底的地址和a，b的地址差距很大。）

（但是，最重要的是理解栈是从上到下增长的，而且！如果调用函数，是要把参数压入栈顶，重新调用的再返回的。）

感谢审阅。