函数调用栈

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不同语言之间的转换

  • 高级程序语言经过编译，变成汇编代码，汇编代码经过汇编器和连接器变成可执行的机器代码。汇编代码是人类可读的代码。机器代码是01序列。

  • 在程序执行前，数据和指令事先存放在存储器中，每条指令和每个数据都有地址。程序启动后，计算机取指令执行。执行过程中，指令和数据从存储器取到CPU，存放到CPU寄存器中，CPU内的寄存器与控制器与ALU进行数据传送与运算，将运算结果写入内存中（存储器）。

  • 寄存器
    IA-32体系中，有8个通用寄存器GPR，2个专用寄存器EIP和EFLAGs和六个段寄存器，间接给出段基址。

指令

  • 计算机的指令有微指令、机器指令和伪指令之分。汇编指令是机器指令的符号表示，以帮助记忆，可以称之为助记符。机器指令和汇编指令是一一对应的，都是机器级指令。

  • 机器指令对源操作数进行操作，操作结果储存到目的操作数中。操作码：操作性质；立即数：操作数在指令中给出，这个数叫做立即数。找到操作数或操作数的地址这个过程叫寻址，操作数在不同的位置，有不同的寻址方式。

    将cl寄存器中的内容传送到该地址的存储单元中。

  • 指令可以分为传送指令，如mov,push,pop,leal,in,out;定点算术运算指令，如add，sub，int,dec,neg,cmp;浮点运算指令等等。

函数调用过程

一段c语言代码
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int add(int x,int y){
    return x+y;
}

int main(){
    int t1 = 125;
    int t2 = 80;
    int sum = add(t1,t2);
    return sum;
}
过程描述

存放参数t1,t2;调出add执行，取出参数t1,t2,执行运算，保存返回结果，返回到main中。过程调用执行步骤（p为调用者，Q为被调用者）

关于Q过程中的保存P的现场和恢复P的现场

为什么要压入返回地址啊？返回地址是指被调用函数的下一条语句。ret指令会将返回地址送到eip寄存器，即指令指针。

保存现场即保存寄存器，以便被调用者返回前恢复寄存器。
根据IA-32的寄存器使用约定：

  • 调用者保存寄存器：eax,edx,ecx
    如果调用函数P调用完Q返回后，还需用到eax寄存器，则需要P在调用Q前保存。*一般而言P调用Q之后不需要用到eax寄存器，所以一般会将操作数优先存在eax，edx，ecx这类寄存器，以减少准备阶段和结束阶段的开销。

  • 被调用者保存寄存器：ebx，esi，edi
    如果被调用者Q需要用到ebx，则Q需要保存到栈中再使用。

  • ebp：帧指针寄存器，指向当前栈帧底部，高地址 esp：栈指针寄存器，指向当前栈帧顶部，低地址。如果以向上为高地址的话，栈就是个倒置的桶，栈帧底部abp描述的就是杯底，底部为高地址，没毛病。

栈和栈帧的变化
相应的汇编指令
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int add(int x,int y){
    return x+y;
}

int caller(){
    int t1 = 125;
    int t2 = 80;
    int sum = add(t1,t2);
    return sum;
}
汇编代码 操作
pushl %ebp 将旧ebp地址压栈（以便回到原栈底），esp地址-4，指向下一个存储单元
movl %esp,%ebp 将esp的值赋给ebp，ebp指向了当前栈帧的底部
subl $24,%esp 把esp减去了24，开辟内存空间
movl $125,-12(%ebp) 125送到ebp-12的位置
movl $80,-8(%ebp) 80这个立即数送到ebp-8的位置
movl -8(%ebp),%eax
movl %eax,4(%esp) 把ebp-8的数送到esp+4的位置，在对t2参数进行赋值
movl -12(%ebp),%eax
movl %eax,(%esp) 同理，在进行t1参数的赋值
call add 转入add函数体执行，同理第一二条指令是push ebp；mov esp,ebp形成add栈帧的底。return返回参数总是在eax中。call指令总会把下一条指令（movl %eax,-4(%ebp)）压入到栈中。add最后一条指令是ret指令，ret指令会将返回地址取出送到eip寄存器（指令指针）中。
movl %eax,-4(%ebp) 将eax的值（即return的和）传送至ebp-4的位置
movl -4(%ebp),%eax 把返回值sum再放入eax寄存器中
leave 退栈，将ebp的内容传送到esp，将esp又指向了ebp；再执行pop指令，把esp指向的内容弹出到ebp内，恢复ebp的内容（ebp回到了p过程的栈底）。esp指向上一个单元，该单元存放的是返回地址。
ret return指令又可以返回到p（调用函数）中执行

准备参数入口，将值再复制了一遍是为什么？
假设回调函数为swap(&t1,&t2),要改变局部变量的之前是不是得先存起来，不然令t1=t2,t1原来的值消失了怎么办，简单比喻一下。

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