c语言函数调用和栈帧关系,函数栈帧结构

C语言栈的调用。

程序中，一个函数是一个过程，这个过程可以分为包括传入参数、过程代码、返回三部分构成。由于一个函数过程需要用到内部变量、临时变量等，所以需要在进程空间的栈空间分配一段存储片段来存储函数过程中的这些参数，该内存片段即为栈帧。

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栈帧的由来：

为一个函数的过程提供一个存储函数局部变量，参数，返回地址和其他临时变量；

栈帧的周期：

进入函数~函数返回，该阶段内栈帧作为

不同的语言具体的实现方式略有不同，但是，总体上，fun(a,b);

局部变量：

包括函数传入的形参和函数内部定义的变量；

返回地址：

指令指针p指向call

fun，那么fun栈帧存储的返回地址为p+1;现今的编译器的一个约定是将返回地址存到一个固定的寄存器中，这样比读取栈帧（内存）效率要高。

临时变量：

主要为计算，运算过程中的中间临时变量；

参数传递：

其一：如果fun中调用另一个函数k(a,b...n);那么,传递的参数是形参，按照现代编译规定，前k个形参是通过寄存器传递，后n-k个形参通过栈帧的实参部分（栈帧的尾部）来传递；

其二：主要为在fun中要调用函数g(a,b)，那么为g()函数传出实参(形参是通过寄存器来传递的)是通过“传出实参”区块进行的，这么做主要是为了保证该实参能够被内层嵌套的函数访问。比如，g函数由调用一个k(a地址)函数，同样需要用到a的地址，所以fun在传递参数时必须为实参(a)传递申请固定的内存存储空间（而非用寄存器）这样k函数可以通过固定的内存地址（fun的形参列表来获取参数值）。这时的g的栈帧为fun栈帧的下一帧（相邻的空间地址），即调用者和被调用者的栈帧是相连的；

保护的寄存器：

栈帧作为函数过程的一个临时内存存储区块，同时负责函数调用过程中寄存器值的保存和还原。即：假设fun函数目前占用了寄存器ri存储一个临时变量t，而此时调用了函数g()，在g()函数中可能需要用到寄存器ri做运算的临时存储，那么如何确保g()函数调用返回后，ri恢复到fun中t的原来值。这就需要在调用者或者被调用者中选择其一来保存原有ri的值，即caller-save或者callee-save。

C语言中，函数调用是通过栈实现的，怎样理解这句话?

在一个函数中调用另一个函数，会将当前状态入栈，等执行完下一个后出栈，恢复状态继续往下执行

例：

int

myfun（）//假如指向到此函数

{

...

myfun1();

//调用myfun1函数，那我之前的变量怎么办？入栈保存，然后跳转到函数myfun1

....

}

int

myfun1()

{

myfun2();

//又要调用新的怎么办，入栈保存现有变量，然后进入myfun2

}

int

myfun2()

{

return

0;

//运行完myfun2，终于返回了。然后回到myfun1,保存的变量出栈，继续执行myfun1

}

C语言函数调用栈

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。

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。

AX(AH、AL)：累加器。有些指令约定以AX(或AL)为源或目的寄存器。输入/输出指令必须通过AX或AL实现，例如：端口地址为43H的内容读入CPU的指令为INAL，43H或INAX，43H。目的操作数只能是AL/AX，而不能是其他的寄存器。 [5]

BX(BH、BL)： 基址寄存器 。BX可用作间接寻址的地址寄存器和 基地址寄存器 ，BH、BL可用作8位通用数据寄存器。 [5]

CX(CH、CL)：计数寄存器。CX在循环和串操作中充当计数器，指令执行后CX内容自动修改，因此称为计数寄存器。 [5]

DX(DH、DL)：数据寄存器。除用作通用寄存器外，在 I/O指令 中可用作端口 地址寄存器 ，乘除指令中用作辅助累加器。 [5]

2.指针和 变址寄存器

BP( Base Pointer Register)：基址指针寄存器。 [5]

SP( Stack Pointer Register)： 堆栈指针寄存器 。 [5]

SI( Source Index Register)：源变址寄存器。 [5]

DI( Destination Index Register)：目的变址寄存器。 [5]

函数调用栈的典型内存布局如下图所示：

图中给出主调函数(caller)和被调函数(callee)的栈帧布局，"m(%ebp)"表示以EBP为基地址、偏移量为m字节的内存空间(中的内容)。该图基于两个假设：第一，函数返回值不是结构体或联合体，否则第一个参数将位于"12(%ebp)" 处；第二，每个参数都是4字节大小(栈的粒度为4字节)。在本文后续章节将就参数的传递和大小问题做进一步的探讨。 此外，函数可以没有参数和局部变量，故图中“Argument(参数)”和“Local Variable(局部变量)”不是函数栈帧结构的必需部分。

其中，主调函数将参数按照调用约定依次入栈(图中为从右到左)，然后将指令指针EIP入栈以保存主调函数的返回地址(下一条待执行指令的地址)。进入被调函数时，被调函数将主调函数的帧基指针EBP入栈，并将主调函数的栈顶指针ESP值赋给被调函数的EBP(作为被调函数的栈底)，接着改变ESP值来为函数局部变量预留空间。此时被调函数帧基指针指向被调函数的栈底。以该地址为基准，向上(栈底方向)可获取主调函数的返回地址、参数值，向下(栈顶方向)能获取被调函数的局部变量值，而该地址处又存放着上一层主调函数的帧基指针值。本级调用结束后，将EBP指针值赋给ESP，使ESP再次指向被调函数栈底以释放局部变量；再将已压栈的主调函数帧基指针弹出到EBP，并弹出返回地址到EIP。ESP继续上移越过参数，最终回到函数调用前的状态，即恢复原来主调函数的栈帧。如此递归便形成函数调用栈。

EBP指针在当前函数运行过程中(未调用其他函数时)保持不变。在函数调用前，ESP指针指向栈顶地址，也是栈底地址。在函数完成现场保护之类的初始化工作后，ESP会始终指向当前函数栈帧的栈顶，此时，若