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X86架构上函数调用过程的堆栈

2011年1月6日

理解调用栈最重要的两点是:栈的结构,EBP寄存器的作用。
首先要认识到这样两个事实:
  1、一个函数调用动作可分解为:零到多个PUSH指令(用于参数入栈),一个CALL指令。CALL指令内部其实还暗含了一个将返回地址(即CALL指令下一条指令的地址)压栈的动作。
  2、几乎所有本地编译器都会在每个函数体之前插入类似如下指令:PUSH EBP; MOV EBP ESP;即,在程序执行到一个函数的真正函数体时,已经有以下数据顺序入栈:参数,返回地址,EBP。由此得到类似如下的栈结构(参数入栈顺序跟调用方式有关,这里以C语言默认的CDECL为例):

+| (栈底方向,高位地址) |
  | ……………….. |
  | ……………….. |
  | 参数3             |
  | 参数2             |
  | 参数1             |
  | 返回地址         |
-| 上一层[EBP]    |  <——– [EBP](栈帧)

  “PUSH EBP”“MOV EBP ESP”这两条指令实在大有深意:首先将EBP入栈,然后将栈顶指针ESP赋值给EBP。“MOV EBP ESP”这条指令表面上看是用ESP把EBP原来的值覆盖了,其实不然——因为给EBP赋值之前,原EBP值已经被压栈(位于栈顶),而新的EBP又恰恰指向栈顶。
   此时EBP寄存器就已经处于一个非常重要的地位,该寄存器中存储着栈中的一个地址(原EBP入栈后的栈顶),从该地址为基准,向上(栈底方向)能获取返回地址、参数值,向下(栈顶方向)能获取函数局部变量值,而该地址处又存储着上一层函数调用时的EBP值!
一般而言,ss:[ebp+4]处为返回地址,ss:[ebp+8]处为第一个参数值(最后一个入栈的参数值,此处假设其占用4字节内存),ss:[ebp-4]处为第一个局部变量,ss:[ebp]处为上一层EBP值。
   由于EBP中的地址处总是“上一层函数调用时的EBP值”,而在每一层函数调用中,都能通过当时的EBP值“向上(栈底方向)能获取返回地址、参数值,向下(栈顶方向)能获取函数局部变量值”。
如此形成递归,直至到达栈底。这就是函数调用栈。
   编译器对EBP的使用实在太精妙了。从当前EBP出发,逐层向上找到所有的EBP是非常容易的:

unsigned int _ebp;                     
__asm _ebp, ebp;                      
while (not stack bottom)            
{                                                 
    //…                                          
    _ebp = *(unsigned int*)_ebp;
}                                                 

本文转载自liigo的blog

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