函数栈桢的创建与销毁@内功修炼

引：

本文将解决你可能遇到的如下困惑：

• 局部变量是怎样创建的？
• 为什么局部变量不初始化时的值是随机值？
• 函数是怎样传参的？传参顺序如何？
• 形参与实参是什么关系？
• 函数调用是怎么做的？
• 函数调用后怎样返回的？

学会了函数栈桢的创建与销毁，其实就是修炼了自己的内功，也能搞懂后期很多知识。

本文时使用的环境是vs2013，注意不要使用太高级的编译器，越高级的编译器越不容易学习和观察。同时，不同的编译器下，函数调用中栈桢的创建也是略有差异的，具体细节取决于编译器的实现。

🍓嘿嘿：初次修炼内功在四个月之前，如上文所说，最近学习的东西又需要好好理解这部分内容，然而我功力渐退，于是有了这篇文章，作为再次修炼的结果。整个“过程”让人不禁感叹精妙！

正文开始

1. 知识铺垫

为了观察函数栈桢的创建与销毁，这里采用最最简单的代码，并将其拆分的足够详细，便于观察：

#include<stdio.h>int Add(int x, int y)
{int z = 0;z = x + y;return z;
}int main()
{int a = 10;int b = 20;int c = 0;c = Add(a, b);printf("%d\n", c);return 0;
}

知识铺垫与了解函数栈桢的大致轮廓：（细节后面聊）

我们知道，每调用一个函数，都要在栈区上为它分配空间。
对于上面的一段代码 ——

这里我们需要知道，在vs2013中，main函数也是被其他函数调用的 ——

2. 函数栈桢的创建

下面将研究这个调用过程，大家跟着思路，逐步解答文章开头的疑问。
建议自己动手，F10调试起来，右击转到反汇编，把监视和内存窗口都打开，其实很有意思，因为真的是太精妙了！

来吧！

一上来，我们可以看到esp和ebp还在维护调用main函数的__tmainCRTStartup这个函数的栈桢，这就是为什么刚刚提了一嘴main函数也是被其他函数调用的——
那么接下来的绿色框框这几条汇编指令，就是在为main函数预开辟栈桢的过程——
（注：栈区空间是高地址向低地址使用的，在插图中即是从下向上使用）

我们来配合画图和监视窗口一条条看吧！

可以看到ebp的确压到栈顶了，并且esp也随之而动了——

下面是在为main函数预开辟了一段空间 ——

接下来，我们push,push,push压栈，这是为了什么，我们不用管，继续 ——

这个绿框框中的汇编指令意思是，从edi开始向下把39h(ecx)这么多个doubleword(dword)的数据全部赋为CCCCCCCC(eax).

在内存监视窗口，我们也可以看到，从edi开始好大一块空间都被改成了cccccccc ——

以上就是为main函数建立栈桢的全过程，至此，我们才开始执行C语言代码 ——

我们来看，是怎样为局部变量a分配空间的 ——

🍓 这就解释了为什么变量没有初始化时默认的是随机值，如果我创建变量a没有初始化为10，那么默认就是cccccccc。事实上，我们之前经常不小心打印出来的"烫烫烫烫"就是内存中的cccccccc。这就是为什么创建变量时最好同时初始化。

我们继续b和c的创建 ——

至此，我们明白了局部变量是如何创建的——建立栈桢，分配空间，初始化的话会赋值。

我们继续阅读汇编指令，接下来，我们要调用函数 —— 在call调用函数之前，绿色框框里发生了什么？

对的，实际上这就是在“传参” ，有趣的是，我们还没有调用Add函数，就已经传参过去了，而且是先传的b后传的a，从右向左传的 ——

做好准备工作了，接下来按F11我们调用Add函数，继续读指令，

call指令，让我们跳转到它后面的地址。有趣的是，与此同时栈顶压入了call指令的下一条汇编指令的地址。这是做什么用的？

我们能想到，再按F11我们jmp到Add函数之后，会执行Add函数中的一系列汇编指令，然而，调用完之后，我们还要回来接续它的下一条指令执行，因此要记住它的地址——

我们进入Add函数 ：
那么最开始这几条指令就是在为Add函数开辟栈桢，可以看到，这的汇编指令和main函数一模儿一样，我们快进一下吧 。

但还是要注意，第一句指令push的是，此时正在维护main函数的栈底寄存器ebp。这个位置的记录，又为我们后面神奇事情的发生埋下了伏笔。（没关系，待会儿我们开始销毁的时候就能实实在在的感受它的作用了）

来吧，看快进结果 ——

建立好Add函数栈桢就是这样滴 ——

接下来，在Add函数栈桢中，我们同样为局部变量z分配了空间并初始化，再接下来我们就要计算啦 ——

那么z = x + y;是怎样计算的呢？
很有意思的是，我并没有在Add函数中创建形参，而是在调用Add函数之前就进行了压栈，在需要用它们的时候又通过指针的偏移回去找了压栈这段空间 ——

🍓形参是实参的一份临时拷贝这句话也是千真万确，它们的空间是独立的，形参的改变不会影响实参。
and呃 ——

🍓计算之后，返回值是如何带回来的呢？
从汇编指令可以看到Add函数栈桢马上就要开始销毁了，我们先把返回值放在寄存器中，等到回到调用它的这个函数，再把它赋给局部变量 ，这样函数销毁了也没有关系 ——

好嘞~ 我们接着看销毁过程吧！

3. 函数栈桢的销毁

上来就是三连pop，栈顶指针esp随之而动 ——

and then继续执行指令， Add函数栈桢被回收了，like this 哈哈——

接下来，神奇的事情就要发生了！
读下一条指令的意思是，pop弹出栈顶数据存入ebp中，而此时栈顶元素是什么？

就是我们当初记录的main函数的栈底寄存器ebp呀！看呐！一切是如此的精妙、顺理成章！（完了，我写激动了）这样做是因为，随着函数栈桢的销毁，我们要找到它的栈顶是容易的，而它的栈底我却不记得了，因此要记录栈底，此时esp,ebp继续维护main函数栈桢

继续读指令，ret让我们返回栈顶的地址，即当初call的下一条指令的位置 。
一切是如此的精妙，这就再次解释了上文我们为什么要记录这个地址了，就是为了调用完函数之后，还能找回来 ——

调用完函数，回来，执行下一步指令，它在销毁形参
🍓在这里形参是如何销毁的？什么时候销毁的？我们也就清楚了 ——

就是这样 ——

继续读下一条指令，🍓返回值是怎样带回来的？
上文提到我们在函数栈桢销毁之前，把返回值存在eax寄存器中，在这条指令里，我们把eax的值赋给了局部变量——

就是这样——

至此，我们已经解答了开篇的所有问题，你还记得本文有几个草莓🍓吗？哈哈

我们再来回过头来看，这些问题已经在行文过程中都有了答案，在此再总结一下——

🍓局部变量是怎样创建的？
为函数分配好栈桢空间，栈桢空间初始化好，然后为局部变量分配空间。

🍓为什么局部变量不初始化时的值是随机值？
随机值是我放进去的，初始化即覆盖。

🍓函数是怎样传参的？传参顺序如何？
实际上我还没有调用时，我已经把这两个值从右向左传过去压栈，要使用时通过指针偏移量再找回。

🍓形参与实参是什么关系？
形参确实是实参的一份临时拷贝，是我在压栈时开辟的空间，值是相同的，但是空间是独立的。

🍓函数调用是怎么做的？
调用之前，我们就把call指令的下一条指令的地址压进去了，弹出ebp就能找到上一个函数的ebp

🍓 函数调用后怎样返回的？
返回值是通过寄存器帮我们带回来的，函数栈桢销毁了并没有影响。

文末碎碎念：回想上次自己调试不熟练，导致文章只开始了一点点就被其他事情冲走了，没有亲自上手把所发生的一切都记录下来的勇气。最近数据结构的练习，让我强迫自己调，忍住，别去找老师，几次调下来就自信了很多，于是本文的整个过程的记录就顺顺利利的完成了。

本文完