C語(yǔ)言函數(shù)調(diào)用棧

程序的執(zhí)行過程可看作連續(xù)的函數(shù)調(diào)用。當(dāng)一個(gè)函數(shù)執(zhí)行完畢時(shí)，程序要回到調(diào)用指令的下一條指令(緊接call指令)處繼續(xù)執(zhí)行。函數(shù)調(diào)用過程通常使用堆棧實(shí)現(xiàn)，每個(gè)用戶態(tài)進(jìn)程對(duì)應(yīng)一個(gè)調(diào)用棧結(jié)構(gòu)(call stack)。編譯器使用堆棧傳遞函數(shù)參數(shù)、保存返回地址、臨時(shí)保存寄存器原有值(即函數(shù)調(diào)用的上下文)以備恢復(fù)以及存儲(chǔ)本地局部變量。

創(chuàng)新互聯(lián)建站，專注為中小企業(yè)提供官網(wǎng)建設(shè)、營(yíng)銷型網(wǎng)站制作、成都響應(yīng)式網(wǎng)站建設(shè)、展示型成都做網(wǎng)站、網(wǎng)站制作等服務(wù)，幫助中小企業(yè)通過網(wǎng)站體現(xiàn)價(jià)值、有效益。幫助企業(yè)快速建站、解決網(wǎng)站建設(shè)與網(wǎng)站營(yíng)銷推廣問題。

不同處理器和編譯器的堆棧布局、函數(shù)調(diào)用方法都可能不同，但堆棧的基本概念是一樣的。

寄存器是處理器加工數(shù)據(jù)或運(yùn)行程序的重要載體，用于存放程序執(zhí)行中用到的數(shù)據(jù)和指令。因此函數(shù)調(diào)用棧的實(shí)現(xiàn)與處理器寄存器組密切相關(guān)。

AX(AH、AL)：累加器。有些指令約定以AX(或AL)為源或目的寄存器。輸入/輸出指令必須通過AX或AL實(shí)現(xiàn)，例如：端口地址為43H的內(nèi)容讀入CPU的指令為INAL，43H或INAX，43H。目的操作數(shù)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可用作間接尋址的地址寄存器和 基地址寄存器 ，BH、BL可用作8位通用數(shù)據(jù)寄存器。 [5]

CX(CH、CL)：計(jì)數(shù)寄存器。CX在循環(huán)和串操作中充當(dāng)計(jì)數(shù)器，指令執(zhí)行后CX內(nèi)容自動(dòng)修改，因此稱為計(jì)數(shù)寄存器。 [5]

DX(DH、DL)：數(shù)據(jù)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 ，乘除指令中用作輔助累加器。 [5]

2.指針和 變址寄存器

BP( Base Pointer Register)：基址指針寄存器。 [5]

SP( Stack Pointer Register)： 堆棧指針寄存器 。 [5]

SI( Source Index Register)：源變址寄存器。 [5]

DI( Destination Index Register)：目的變址寄存器。 [5]

函數(shù)調(diào)用棧的典型內(nèi)存布局如下圖所示：

圖中給出主調(diào)函數(shù)(caller)和被調(diào)函數(shù)(callee)的棧幀布局，"m(%ebp)"表示以EBP為基地址、偏移量為m字節(jié)的內(nèi)存空間(中的內(nèi)容)。該圖基于兩個(gè)假設(shè)：第一，函數(shù)返回值不是結(jié)構(gòu)體或聯(lián)合體，否則第一個(gè)參數(shù)將位于"12(%ebp)" 處；第二，每個(gè)參數(shù)都是4字節(jié)大小(棧的粒度為4字節(jié))。在本文后續(xù)章節(jié)將就參數(shù)的傳遞和大小問題做進(jìn)一步的探討。 此外，函數(shù)可以沒有參數(shù)和局部變量，故圖中“Argument(參數(shù))”和“Local Variable(局部變量)”不是函數(shù)棧幀結(jié)構(gòu)的必需部分。

其中，主調(diào)函數(shù)將參數(shù)按照調(diào)用約定依次入棧(圖中為從右到左)，然后將指令指針EIP入棧以保存主調(diào)函數(shù)的返回地址(下一條待執(zhí)行指令的地址)。進(jìn)入被調(diào)函數(shù)時(shí)，被調(diào)函數(shù)將主調(diào)函數(shù)的幀基指針EBP入棧，并將主調(diào)函數(shù)的棧頂指針ESP值賦給被調(diào)函數(shù)的EBP(作為被調(diào)函數(shù)的棧底)，接著改變ESP值來為函數(shù)局部變量預(yù)留空間。此時(shí)被調(diào)函數(shù)幀基指針指向被調(diào)函數(shù)的棧底。以該地址為基準(zhǔn)，向上(棧底方向)可獲取主調(diào)函數(shù)的返回地址、參數(shù)值，向下(棧頂方向)能獲取被調(diào)函數(shù)的局部變量值，而該地址處又存放著上一層主調(diào)函數(shù)的幀基指針值。本級(jí)調(diào)用結(jié)束后，將EBP指針值賦給ESP，使ESP再次指向被調(diào)函數(shù)棧底以釋放局部變量；再將已壓棧的主調(diào)函數(shù)幀基指針彈出到EBP，并彈出返回地址到EIP。ESP繼續(xù)上移越過參數(shù)，最終回到函數(shù)調(diào)用前的狀態(tài)，即恢復(fù)原來主調(diào)函數(shù)的棧幀。如此遞歸便形成函數(shù)調(diào)用棧。

EBP指針在當(dāng)前函數(shù)運(yùn)行過程中(未調(diào)用其他函數(shù)時(shí))保持不變。在函數(shù)調(diào)用前，ESP指針指向棧頂?shù)刂?，也是棧底地址。在函?shù)完成現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)之類的初始化工作后，ESP會(huì)始終指向當(dāng)前函數(shù)棧幀的棧頂，此時(shí)，若

C語(yǔ)言棧的調(diào)用。

程序中，一個(gè)函數(shù)是一個(gè)過程，這個(gè)過程可以分為包括傳入?yún)?shù)、過程代碼、返回三部分構(gòu)成。由于一個(gè)函數(shù)過程需要用到內(nèi)部變量、臨時(shí)變量等，所以需要在進(jìn)程空間的棧空間分配一段存儲(chǔ)片段來存儲(chǔ)函數(shù)過程中的這些參數(shù)，該內(nèi)存片段即為棧幀。

棧幀的由來：

為一個(gè)函數(shù)的過程提供一個(gè)存儲(chǔ)函數(shù)局部變量，參數(shù)，返回地址和其他臨時(shí)變量；

棧幀的周期：

進(jìn)入函數(shù)~函數(shù)返回，該階段內(nèi)棧幀作為

不同的語(yǔ)言具體的實(shí)現(xiàn)方式略有不同，但是，總體上，fun(a,b);

局部變量：

包括函數(shù)傳入的形參和函數(shù)內(nèi)部定義的變量；

返回地址：

指令指針p指向call

fun，那么fun棧幀存儲(chǔ)的返回地址為p+1;現(xiàn)今的編譯器的一個(gè)約定是將返回地址存到一個(gè)固定的寄存器中，這樣比讀取棧幀（內(nèi)存）效率要高。

臨時(shí)變量：

主要為計(jì)算，運(yùn)算過程中的中間臨時(shí)變量；

參數(shù)傳遞：

其一：如果fun中調(diào)用另一個(gè)函數(shù)k(a,b...n);那么,傳遞的參數(shù)是形參，按照現(xiàn)代編譯規(guī)定，前k個(gè)形參是通過寄存器傳遞，后n-k個(gè)形參通過棧幀的實(shí)參部分（棧幀的尾部）來傳遞；

其二：主要為在fun中要調(diào)用函數(shù)g(a,b)，那么為g()函數(shù)傳出實(shí)參(形參是通過寄存器來傳遞的)是通過“傳出實(shí)參”區(qū)塊進(jìn)行的，這么做主要是為了保證該實(shí)參能夠被內(nèi)層嵌套的函數(shù)訪問。比如，g函數(shù)由調(diào)用一個(gè)k(a地址)函數(shù)，同樣需要用到a的地址，所以fun在傳遞參數(shù)時(shí)必須為實(shí)參(a)傳遞申請(qǐng)固定的內(nèi)存存儲(chǔ)空間（而非用寄存器）這樣k函數(shù)可以通過固定的內(nèi)存地址（fun的形參列表來獲取參數(shù)值）。這時(shí)的g的棧幀為fun棧幀的下一幀（相鄰的空間地址），即調(diào)用者和被調(diào)用者的棧幀是相連的；

保護(hù)的寄存器：

棧幀作為函數(shù)過程的一個(gè)臨時(shí)內(nèi)存存儲(chǔ)區(qū)塊，同時(shí)負(fù)責(zé)函數(shù)調(diào)用過程中寄存器值的保存和還原。即：假設(shè)fun函數(shù)目前占用了寄存器ri存儲(chǔ)一個(gè)臨時(shí)變量t，而此時(shí)調(diào)用了函數(shù)g()，在g()函數(shù)中可能需要用到寄存器ri做運(yùn)算的臨時(shí)存儲(chǔ)，那么如何確保g()函數(shù)調(diào)用返回后，ri恢復(fù)到fun中t的原來值。這就需要在調(diào)用者或者被調(diào)用者中選擇其一來保存原有ri的值，即caller-save或者callee-save。

C語(yǔ)言中的棧、堆是什么？

C語(yǔ)言中的堆和棧都是一種數(shù)據(jù)項(xiàng)按序排列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

棧就像裝數(shù)據(jù)的桶或箱子

我們先從大家比較熟悉的棧說起吧，它是一種具有后進(jìn)先出性質(zhì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也就是說后存放的先取，先存放的后取。

這就如同我們要取出放在箱子里面底下的東西（放入的比較早的物體），我們首先要移開壓在它上面的物體（放入的比較晚的物體）。

堆像一棵倒過來的樹

而堆就不同了，堆是一種經(jīng)過排序的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有一個(gè)值。

通常我們所說的堆的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是指二叉堆。堆的特點(diǎn)是根結(jié)點(diǎn)的值最?。ɑ蜃畲螅?，且根結(jié)點(diǎn)的兩個(gè)子樹也是一個(gè)堆。

由于堆的這個(gè)特性，常用來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先隊(duì)列，堆的存取是隨意，這就如同我們?cè)趫D書館的書架上取書。

雖然書的擺放是有順序的，但是我們想取任意一本時(shí)不必像棧一樣，先取出前面所有的書，書架這種機(jī)制不同于箱子，我們可以直接取出我們想要的書。

擴(kuò)展資料：

關(guān)于堆和棧區(qū)別的比喻

使用棧就象我們?nèi)ワ堭^里吃飯，只管點(diǎn)菜（發(fā)出申請(qǐng)）、付錢、和吃（使用），吃飽了就走，不必理會(huì)切菜、洗菜等準(zhǔn)備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作，他的好處是快捷，但是自由度小。

使用堆就象是自己動(dòng)手做喜歡吃的菜肴，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由度大。

參考資料來源：百度百科-堆棧

標(biāo)題名稱：c語(yǔ)言函數(shù)幀棧,函數(shù)棧幀結(jié)構(gòu)
網(wǎng)站鏈接：http://jinyejixie.com/article0/dssdcio.html

成都網(wǎng)站建設(shè)公司_創(chuàng)新互聯(lián)，為您提供做網(wǎng)站、Google、品牌網(wǎng)站建設(shè)、服務(wù)器托管、品牌網(wǎng)站設(shè)計(jì)、微信小程序

廣告

聲明：本網(wǎng)站發(fā)布的內(nèi)容（圖片、視頻和文字）以用戶投稿、用戶轉(zhuǎn)載內(nèi)容為主，如果涉及侵權(quán)請(qǐng)盡快告知，我們將會(huì)在第一時(shí)間刪除。文章觀點(diǎn)不代表本網(wǎng)站立場(chǎng)，如需處理請(qǐng)聯(lián)系客服。電話：028-86922220；郵箱：631063699@qq.com。內(nèi)容未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載，或轉(zhuǎn)載時(shí)需注明來源： 創(chuàng)新互聯(lián)