C语言函数栈帧是如何组织的？
- 内容介绍
- 文章标签
- 相关推荐
本文共计1855个文字，预计阅读时间需要8分钟。
在C语言中，非静态局部变量如何在栈上分配？函数是如何传递参数的？如何调用和返回值？
（1）在C语言中，非静态局部变量在函数被调用时，会在栈上为其分配空间。这些变量的生命周期与函数的调用周期相关，函数退出时，这些变量所占用的栈空间会被释放。
（2）函数通过参数传递数据。在C语言中，参数传递主要有以下几种方式：
- 值传递：将实参的值复制一份传递给形参，形参的值改变不会影响实参。- 地址传递（指针传递）：将实参的地址传递给形参，形参通过该地址访问实参的数据，形参的改变会影响实参。
（3）调用函数时，可以传递参数，并在函数内部执行相应的操作。函数执行完成后，可以通过返回值将结果传递给调用者。
以下是一个简单的示例代码：
c#include
int sum(int a, int b) { return a + b;}
int main() { int result=sum(1, 2); printf(The sum is: %d\n, result); return 0;}
编译并运行上述代码，会生成一个32位的可执行文件`sum01`。可以通过静态分析工具对`sum01`进行静态分析，了解其静态结构和行为。
非静态局部变量如何在栈上分配？c语言中的函数是如何传参数？如何调用？如何返回的？(1)、sum01.c生成32位汇编程序，进行静态分析；
(2)、将sum01.c编译连接成32位的可执行文件sum01.exe，然后拖入OD软件，在main函数入口出设置断点，进行单步跟踪，动态分析。
参数传递：通过堆栈传递(c语言传参是从右向左传)；
函数调用：call 函数名；
函数返回：ret指令(返回值一般在EAX寄存器中)；
c语言中，函数名本质就是一个地址(该函数的第一条指令在内存中存储的偏移地址)。
函数名对应的地址:printf("add of sum is :%p,add of main :%p\n",sum,main);
c语言中每个函数调用：（1）、传参数：从右到左，存放到堆栈栈顶；
（2）、发出call指令：call 被调用函数名；（将call指令的下一条指令的地址推入堆栈栈顶，然后将被调用的函数的第一条指令的地址自动赋值给EIP寄存器-------段内调用；
如果是段间调用，则会自动将call指令的下一条指令的地址（段地址CS:偏移地址EIP），推入堆栈栈顶，然后将被调用的函数的第一条指令的地址（段地址CS:偏移地址EIP）自动赋值给相应的CS和EIP寄存器）
以下面代码为例子：
int sum(int x, int y)
{
int z;
z = x + y;
return z;
}
int main(void)
{
int a = 10;
int b = 20;
printf("sum=%d\n", sum(a, b));
return 0;
}
/*汇编代码*/
_sum:
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, 4
mov eax, DWORD PTR [ebp+12]
add eax, DWORD PTR [ebp+8]
mov DWORD PTR [ebp-4], eax
mov eax, DWORD PTR [ebp-4]
leave
ret
.def ___main; .scl 2; .type 32; .endef
LC0:
.ascii "sum=%d\12\0"
.globl _main
.def _main; .scl 2; .type 32; .endef
_main:
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, 24
and esp, -16
mov eax, 0
mov DWORD PTR [ebp-12], eax
mov eax, DWORD PTR [ebp-12]
call __alloca
call ___main
mov DWORD PTR [ebp-4], 10
mov DWORD PTR [ebp-8], 20
mov eax, DWORD PTR [ebp-8]
mov DWORD PTR [esp+4], eax
mov eax, DWORD PTR [ebp-4]
mov DWORD PTR [esp], eax
call _sum
mov DWORD PTR [esp+4], eax
mov DWORD PTR [esp], OFFSET FLAT:LC0
call _printf
mov eax, 0
leave
ret
.def _printf; .scl 2; .type 32; .endef
被调用函数内部：
（1）建立自己的栈帧底部：
push ebp ;保存上一个栈帧的基地址(栈底地址)
mov ebp,esp ;让ebp寄存器执行当前的栈帧的栈底
（2）为函数内部定义的非静态局部变量分配存储空间：
and esp ,-16 ;将栈顶指针esp进行对齐，保证能被16整除
sub esp ,32 ；为函数内部的非静态局部变量分配存储空间，分配的空间一般多余局部变量所需的，防止溢出。
（3）函数内部要调用别的函数：
A. 传参数(从右向左传，存放到堆栈栈顶) B. 发出call指令
（4）如何访问自己的局部变量呢？
mov DWORD PTR [esp+28], 10 （esp+28---->某个局部变量）
mov DWORD PTR [esp+24], 20 （esp+24---->某个局部变量）
或者通过ebp来访问传递给自己的参数：ebp-4--->第一个参数，ebp-8--->第二个参数
一个函数内部完整的栈帧结构：(ebp指向当前函数栈帧的底部，而esp指向当前函数栈帧的顶部)
调用当前函数的那个函数的栈底指针ebp(也是当前函数的栈底)。 <-----ebp(栈底)
函数内部的局部变量。
当前函数调用别的函数传的参数。
当前函数调用别的函数的返回地址。 <----esp(栈顶)
（5）函数结束，返回返回值(一般通过eax寄存器返回)，进行平衡堆栈操作:抛弃当前的栈帧，恢复ebp和esp原来的值。
leave (leave指令的功能：mov esp, ebp以及pop ebp，本质是抛弃当前函数栈帧，恢复上一个函数的栈帧)
ret (当当前栈顶的返回地址弹出送到eip中，如果是段间返回，则弹出栈顶到cs和eip中)
EBP=0022FFB0
ESP=0022FF84
push ebp
EBP=0022FFB0
ESP=0022FF80 --->(EBP)=0022FFB0
mov ebp, esp
EBP=0022FF80
ESP=0022FF80 --->(EBP)=0022FFB0
sub esp, 18
EBP=0022FF80
ESP=0022FF68
and esp, fffffff0 (-16) //地址对齐操作，让32位地址的最右边4位为0，也就是该地址能被16整除。
EBP=0022FF80
ESP=0022FF68 & fffffff0 = 0022ff60
mov eax, 0
MOV DWORD PTR SS:[EBP-C],EAX ss:0022FF74--(00000000)
MOV DWORD PTR SS:[EBP-4],0A EBP-4-->a
MOV DWORD PTR SS:[EBP-8],14 EBP-8-->b
MOV EAX,DWORD PTR SS:[EBP-8]
MOV DWORD PTR SS:[ESP+4],EAX b--->栈顶ESP+4
MOV EAX,DWORD PTR SS:[EBP-4] a--->栈顶ESP
MOV DWORD PTR SS:[ESP],EAX
ESP = 0022ff60
CALL _sum
ESP=0022FF5C 0022FF5C--->004012EA 函数调用的返回地址(call指令下一条指令的地址)
设置新的EIP为被调用的函数中第一条指令的地址：00401290。 00401290--->push ebp (sum函数中的第一条指令)
ESP=0022FF58 执行了PUSH EBP EBP=0022FF80-->栈顶（保存main函数里的ebp，因为sum函数要建立自己的栈帧ebp）
栈帧：就是调用到某个函数时该函数使用的一段栈上的连续的存储空间，ebp指向栈帧底部，esp指向栈帧顶部。
EBP=0022FF58 ESP=0022FF58 执行了MOV EBP,ESP
SUB ESP,4 实际上是为sum函数中的局部变量z分配存储空间。此时ESP=0022FF54
MOV EAX,DWORD PTR SS:[EBP+C] EBP+C--->参数y，存放的是b变量的值
ADD EAX,DWORD PTR SS:[EBP+8] EBP+8--->参数x，存放的是a变量的值
MOV DWORD PTR SS:[EBP-4],EAX 和--->z中 0022FF54（z）<--- 30（1E）
MOV EAX,DWORD PTR SS:[EBP-4] 返回值（和30）----> EAX （返回值一般都通过EAX寄存器返回）
LEAVE指令执行：恢复原来的栈帧（EBP、ESP）：执行前EBP=0022FF58，ESP=0022FF54 执行后EBP=0022FF80，ESP=0022FF5C
此时的ESP栈顶里存放的是返回地址004012EA（main函数中call _sum的下一条指令的地址）
执行sum函数的最后一条指令：RETN 返回指令（从栈顶弹出返回地址，送入EIP）。
MOV DWORD PTR SS:[ESP+4],EAX将返回值EAX（和30）放入栈顶（传参数，准备执行printf函数）
MOV DWORD PTR SS:[ESP], 004012A4（字符串常量"sum=%d\n"的偏移地址）放入栈顶
CALL _printf调用printf函数输出计算的和。
MOV EAX，0 main函数返回给操作系统的值
LEAVE
RETN main函数返回 return 0;
本文共计1855个文字，预计阅读时间需要8分钟。
在C语言中，非静态局部变量如何在栈上分配？函数是如何传递参数的？如何调用和返回值？
（1）在C语言中，非静态局部变量在函数被调用时，会在栈上为其分配空间。这些变量的生命周期与函数的调用周期相关，函数退出时，这些变量所占用的栈空间会被释放。
（2）函数通过参数传递数据。在C语言中，参数传递主要有以下几种方式：
- 值传递：将实参的值复制一份传递给形参，形参的值改变不会影响实参。- 地址传递（指针传递）：将实参的地址传递给形参，形参通过该地址访问实参的数据，形参的改变会影响实参。
（3）调用函数时，可以传递参数，并在函数内部执行相应的操作。函数执行完成后，可以通过返回值将结果传递给调用者。
以下是一个简单的示例代码：
c#include
int sum(int a, int b) { return a + b;}
int main() { int result=sum(1, 2); printf(The sum is: %d\n, result); return 0;}
编译并运行上述代码，会生成一个32位的可执行文件`sum01`。可以通过静态分析工具对`sum01`进行静态分析，了解其静态结构和行为。
非静态局部变量如何在栈上分配？c语言中的函数是如何传参数？如何调用？如何返回的？(1)、sum01.c生成32位汇编程序，进行静态分析；
(2)、将sum01.c编译连接成32位的可执行文件sum01.exe，然后拖入OD软件，在main函数入口出设置断点，进行单步跟踪，动态分析。
参数传递：通过堆栈传递(c语言传参是从右向左传)；
函数调用：call 函数名；
函数返回：ret指令(返回值一般在EAX寄存器中)；
c语言中，函数名本质就是一个地址(该函数的第一条指令在内存中存储的偏移地址)。
函数名对应的地址:printf("add of sum is :%p,add of main :%p\n",sum,main);
c语言中每个函数调用：（1）、传参数：从右到左，存放到堆栈栈顶；
（2）、发出call指令：call 被调用函数名；（将call指令的下一条指令的地址推入堆栈栈顶，然后将被调用的函数的第一条指令的地址自动赋值给EIP寄存器-------段内调用；
如果是段间调用，则会自动将call指令的下一条指令的地址（段地址CS:偏移地址EIP），推入堆栈栈顶，然后将被调用的函数的第一条指令的地址（段地址CS:偏移地址EIP）自动赋值给相应的CS和EIP寄存器）
以下面代码为例子：
int sum(int x, int y)
{
int z;
z = x + y;
return z;
}
int main(void)
{
int a = 10;
int b = 20;
printf("sum=%d\n", sum(a, b));
return 0;
}
/*汇编代码*/
_sum:
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, 4
mov eax, DWORD PTR [ebp+12]
add eax, DWORD PTR [ebp+8]
mov DWORD PTR [ebp-4], eax
mov eax, DWORD PTR [ebp-4]
leave
ret
.def ___main; .scl 2; .type 32; .endef
LC0:
.ascii "sum=%d\12\0"
.globl _main
.def _main; .scl 2; .type 32; .endef
_main:
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, 24
and esp, -16
mov eax, 0
mov DWORD PTR [ebp-12], eax
mov eax, DWORD PTR [ebp-12]
call __alloca
call ___main
mov DWORD PTR [ebp-4], 10
mov DWORD PTR [ebp-8], 20
mov eax, DWORD PTR [ebp-8]
mov DWORD PTR [esp+4], eax
mov eax, DWORD PTR [ebp-4]
mov DWORD PTR [esp], eax
call _sum
mov DWORD PTR [esp+4], eax
mov DWORD PTR [esp], OFFSET FLAT:LC0
call _printf
mov eax, 0
leave
ret
.def _printf; .scl 2; .type 32; .endef
被调用函数内部：
（1）建立自己的栈帧底部：
push ebp ;保存上一个栈帧的基地址(栈底地址)
mov ebp,esp ;让ebp寄存器执行当前的栈帧的栈底
（2）为函数内部定义的非静态局部变量分配存储空间：
and esp ,-16 ;将栈顶指针esp进行对齐，保证能被16整除
sub esp ,32 ；为函数内部的非静态局部变量分配存储空间，分配的空间一般多余局部变量所需的，防止溢出。
（3）函数内部要调用别的函数：
A. 传参数(从右向左传，存放到堆栈栈顶) B. 发出call指令
（4）如何访问自己的局部变量呢？
mov DWORD PTR [esp+28], 10 （esp+28---->某个局部变量）
mov DWORD PTR [esp+24], 20 （esp+24---->某个局部变量）
或者通过ebp来访问传递给自己的参数：ebp-4--->第一个参数，ebp-8--->第二个参数
一个函数内部完整的栈帧结构：(ebp指向当前函数栈帧的底部，而esp指向当前函数栈帧的顶部)
调用当前函数的那个函数的栈底指针ebp(也是当前函数的栈底)。 <-----ebp(栈底)
函数内部的局部变量。
当前函数调用别的函数传的参数。
当前函数调用别的函数的返回地址。 <----esp(栈顶)
（5）函数结束，返回返回值(一般通过eax寄存器返回)，进行平衡堆栈操作:抛弃当前的栈帧，恢复ebp和esp原来的值。
leave (leave指令的功能：mov esp, ebp以及pop ebp，本质是抛弃当前函数栈帧，恢复上一个函数的栈帧)
ret (当当前栈顶的返回地址弹出送到eip中，如果是段间返回，则弹出栈顶到cs和eip中)
EBP=0022FFB0
ESP=0022FF84
push ebp
EBP=0022FFB0
ESP=0022FF80 --->(EBP)=0022FFB0
mov ebp, esp
EBP=0022FF80
ESP=0022FF80 --->(EBP)=0022FFB0
sub esp, 18
EBP=0022FF80
ESP=0022FF68
and esp, fffffff0 (-16) //地址对齐操作，让32位地址的最右边4位为0，也就是该地址能被16整除。
EBP=0022FF80
ESP=0022FF68 & fffffff0 = 0022ff60
mov eax, 0
MOV DWORD PTR SS:[EBP-C],EAX ss:0022FF74--(00000000)
MOV DWORD PTR SS:[EBP-4],0A EBP-4-->a
MOV DWORD PTR SS:[EBP-8],14 EBP-8-->b
MOV EAX,DWORD PTR SS:[EBP-8]
MOV DWORD PTR SS:[ESP+4],EAX b--->栈顶ESP+4
MOV EAX,DWORD PTR SS:[EBP-4] a--->栈顶ESP
MOV DWORD PTR SS:[ESP],EAX
ESP = 0022ff60
CALL _sum
ESP=0022FF5C 0022FF5C--->004012EA 函数调用的返回地址(call指令下一条指令的地址)
设置新的EIP为被调用的函数中第一条指令的地址：00401290。 00401290--->push ebp (sum函数中的第一条指令)
ESP=0022FF58 执行了PUSH EBP EBP=0022FF80-->栈顶（保存main函数里的ebp，因为sum函数要建立自己的栈帧ebp）
栈帧：就是调用到某个函数时该函数使用的一段栈上的连续的存储空间，ebp指向栈帧底部，esp指向栈帧顶部。
EBP=0022FF58 ESP=0022FF58 执行了MOV EBP,ESP
SUB ESP,4 实际上是为sum函数中的局部变量z分配存储空间。此时ESP=0022FF54
MOV EAX,DWORD PTR SS:[EBP+C] EBP+C--->参数y，存放的是b变量的值
ADD EAX,DWORD PTR SS:[EBP+8] EBP+8--->参数x，存放的是a变量的值
MOV DWORD PTR SS:[EBP-4],EAX 和--->z中 0022FF54（z）<--- 30（1E）
MOV EAX,DWORD PTR SS:[EBP-4] 返回值（和30）----> EAX （返回值一般都通过EAX寄存器返回）
LEAVE指令执行：恢复原来的栈帧（EBP、ESP）：执行前EBP=0022FF58，ESP=0022FF54 执行后EBP=0022FF80，ESP=0022FF5C
此时的ESP栈顶里存放的是返回地址004012EA（main函数中call _sum的下一条指令的地址）
执行sum函数的最后一条指令：RETN 返回指令（从栈顶弹出返回地址，送入EIP）。
MOV DWORD PTR SS:[ESP+4],EAX将返回值EAX（和30）放入栈顶（传参数，准备执行printf函数）
MOV DWORD PTR SS:[ESP], 004012A4（字符串常量"sum=%d\n"的偏移地址）放入栈顶
CALL _printf调用printf函数输出计算的和。
MOV EAX，0 main函数返回给操作系统的值
LEAVE
RETN main函数返回 return 0;