C语言函数调用栈的详细教程(3)
2023-04-29 来源:飞速影视
根据惯例,寄存器êx、íx和ìx为主调函数保存寄存器(caller-saved registers),当函数调用时,若主调函数希望保持这些寄存器的值,则必须在调用前显式地将其保存在栈中;被调函数可以覆盖这些寄存器,而不会破坏主调函数所需的数据。寄存器ëx、%esi和íi为被调函数保存寄存器(callee-saved registers),即被调函数在覆盖这些寄存器的值时,必须先将寄存器原值压入栈中保存起来,并在函数返回前从栈中恢复其原值,因为主调函数可能也在使用这些寄存器。此外,被调函数必须保持寄存器ëp和%esp,并在函数返回后将其恢复到调用前的值,亦即必须恢复主调函数的栈帧。
当然,这些工作都由编译器在幕后进行。不过在编写汇编程序时应注意遵守上述惯例。
3 栈帧结构
函数调用经常是嵌套的,在同一时刻,堆栈中会有多个函数的信息。每个未完成运行的函数占用一个独立的连续区域,称作栈帧(Stack Frame)。栈帧是堆栈的逻辑片段,当调用函数时逻辑栈帧被压入堆栈, 当函数返回时逻辑栈帧被从堆栈中弹出。栈帧存放着函数参数,局部变量及恢复前一栈帧所需要的数据等。
编译器利用栈帧,使得函数参数和函数中局部变量的分配与释放对程序员透明。编译器将控制权移交函数本身之前,插入特定代码将函数参数压入栈帧中,并分配足够的内存空间用于存放函数中的局部变量。使用栈帧的一个好处是使得递归变为可能,因为对函数的每次递归调用,都会分配给该函数一个新的栈帧,这样就巧妙地隔离当前调用与上次调用。
栈帧的边界由栈帧基地址指针EBP和堆栈指针ESP界定(指针存放在相应寄存器中)。EBP指向当前栈帧底部(高地址),在当前栈帧内位置固定;ESP指向当前栈帧顶部(低地址),当程序执行时ESP会随着数据的入栈和出栈而移动。因此函数中对大部分数据的访问都基于EBP进行。
为更具描述性,以下称EBP为帧基指针, ESP为栈顶指针,并在引用汇编代码时分别记为ëp和%esp。
函数调用栈的典型内存布局如下图所示:
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