C语言函数调用栈的详细教程
2023-04-29 来源:飞速影视
程序的执行过程可看作连续的函数调用。当一个函数执行完毕时,程序要回到调用指令的下一条指令(紧接call指令)处继续执行。函数调用过程通常使用堆栈实现,每个用户态进程对应一个调用栈结构(call stack)。编译器使用堆栈传递函数参数、保存返回地址、临时保存寄存器原有值(即函数调用的上下文)以备恢复以及存储本地局部变量。
不同处理器和编译器的堆栈布局、函数调用方法都可能不同,但堆栈的基本概念是一样的。
1 寄存器分配
寄存器是处理器加工数据或运行程序的重要载体,用于存放程序执行中用到的数据和指令。因此函数调用栈的实现与处理器寄存器组密切相关。
Intel 32位体系结构(简称IA32)处理器包含8个四字节寄存器,如下图所示:
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图1IA32处理器寄存器
最初的8086中寄存器是16位,每个都有特殊用途,寄存器名城反映其不同用途。由于IA32平台采用平面寻址模式,对特殊寄存器的需求大大降低,但由于历史原因,这些寄存器名称被保留下来。在大多数情况下,上图所示的前6个寄存器均可作为通用寄存器使用。某些指令可能以固定的寄存器作为源寄存器或目的寄存器,如一些特殊的算术操作指令imull/mull/cltd/ipl/pl要求一个参数必须在êx中,其运算结果存放在íx(higher 32-bit)和êx (lower32-bit)中;又如函数返回值通常保存在êx中,等等。为避免兼容性问题,ABI规范对这组通用寄存器的具体作用加以定义(如图中所示)。
对于寄存器êx、ëx、ìx和íx,各自可作为两个独立的16位寄存器使用,而低16位寄存器还可继续分为两个独立的8位寄存器使用。编译器会根据操作数大小选择合适的寄存器来生成汇编代码。在汇编语言层面,这组通用寄存器以%e(AT&T语法)或直接以e(Intel语法)开头来引用,例如mov $5, êx或mov eax, 5表示将立即数5赋值给寄存器êx。
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