C语言详尽图解函数栈帧的创建和销毁实现

注：本文章所使用的编译器是VS2010，由于不同编译器的函数栈帧与销毁略有差异，所以具体细节请读者自行实践！

常见寄存器

寄存器有：eax、ebx、ecx、edx、edi、esi、ebp、esp

其中 ebp 和 esp 是用来维护函数栈帧的，他们里面存放的是地址。

他们维护的是某个正在被调用的函数。通常我们又称 ebp 为栈底指针，称 esp 为栈顶指针

基本的汇编语言知识

push：压栈

pop：出栈

mov：若有变量a,b，则把b的值赋给a

ret：返回主程序

call：调用子程序

add：相加

sub：相减

lea：装入有效地址

具体实现

我们用一个简单的例子来展示：

#include<stdio.h>
int Add(int x,int y)
{
    int z=0;
    z=x+y;
    return z;
}
int main()
{
    int a=0;
    int b=20;
    int c=0;
    c=Add(a,b);
    printf("%d\n",c);
    return 0;
}

注：每一个函数调用都会在栈区创建一个空间

我们在这里假设从下到上是高地址到低地址的方向

通过我们上述介绍的ebp和esp，我们把他们添加上去后的效果则为：

那么有一个问题：main函数是谁调用的？

为了解决这个问题，我们打开编译器然后进行调试，打开调用堆栈功能

发现这里居然有两个函数，一个是 __tmainCRTStartup()，还有一个是mainCRTStartup()。通过头文件的查找，发现了以下的关系：

main函数被__tmainCRTStartup()调用，而__tmainCRTStartup()被mainCRTStartup()调用。所以，我们在分配空间时，要为__tmainCRTStartup函数以及mainCRTStartup函数分配一块空间。

接下来开始通过反汇编来观察栈帧空间分配：

通过我们之前的了解，在开辟main之前先开辟了__tmainCRTStartup，所以我们来为其分配空间：

先来看前三步，分别是push：压栈和mov：赋值和sub：减法

第一步把ebp放到了栈顶，然后在压栈同时esp会自动向上追踪栈顶，所以esp向上移动一个，第二步是将esp赋给ebp，所以ebp指针指向栈顶，第三步是esp指针的地址减少0E4h（八进制），所以esp指向了上面某一块位置，然后将中间这块空间腾出来让给了main函数，而开辟的大小取决于编译器。

效果如下：

接下来push三次

接下来的四步：lea这步操作就是让[ebp-0E4h]这个值放入edi内，然后通过观察我们可以发现，此时放入新值后的edi所指向的就是对应在进行push三个寄存器ebx、esi、edi操作前的esp的位置，然后将39h赋给ecx，0CCCCCCCCh赋给eax，然后第四步就是将edi地址向下的39h个dword中全部放入0CCCCCCCCh。

这些步骤就开辟了main函数！看接下来的代码：

将10放到了ebp-8的位置，也就是ebp向上八个字节的位置，然后将20放到ebp-20的 位置，将0放到ebp-32的位置，如图：

接下来是add函数的反汇编代码：

这里把ebp-20也就是b的值放到了eax中，然后压栈。接着把ebp-8也就是a 的值放到了ecx中，然后压栈。

然后就是call就跳到了add这个函数的地址处去，注意，该处call后进行一个压栈操作，将add后面一步的地址放在该栈位：

这种做法是为了调用完add后返回时需要找回原来的地址，所以需要在此处压一个地址，以便add跳回时寻址，才能往下执行。接下来才是add函数的内容：

前几步的操作是为了给add函数开辟空间，这和开辟main函数是一样的，所以这里略过：

接下来就是将0赋给ebp-8的位置，然后把ebp+8也就是刚才传参过来的x，放到eax里，然后把ebp+12就是形参y与eax相加，最后把eax放到ebp-8也就是z的位置：

最后看这个：

首先ebp-8也就是z放到eax，这样子就防止销毁add后数据也没了。

然后就是edi、esi、ebx的pop，然后把esp移到ebp的位置，最后弹出ebp。

最后是ret。我们知道，当运行完call指令后会跳转到下面的代码继续执行，这个时候就可以知道当时存的call指令下一条指令地址的用处了，而ret就是让其退出后执行这一操作的代码。

ret执行完后会pop，于是esp又会+4，向下移动，如图：

然后回到main函数

继续执行以下步骤将eax里面的值（就是之前算出的30），mov放入到[ebp-20h]的位置里（也就是放入c中）。

接下来程序运行完后就是main函数的销毁，与之前Add函数销毁步骤大致相同，就不再赘述了。

关于栈帧创建与销毁的问答题