函数调用的汇编语言详解

一、基本概念

想要彻底的理解函数调用过程，先要明白一下几个概念。

1、栈

这里说的栈不是数据结构中的栈，而是计算机内存中的一块存储区，它的访问方式是“先进后出”。大多数情况下，栈是从高地址向低地址增长的。

栈有很多单元格，通常情况下每个单元格是8位的（即可以存8个0或1），称为数据宽度，是用来存放数据的。每个单元格都会对应一个地址，地址一般是无符号32位的整数，因此可以表示4294967295（32位无符号整数可以表示的最大值）个单元格。

关于栈的操作涉及到两个寄存器，即ESP和EBP（什么是寄存器这里就不多说了），另外还有两个指令，POP和PUSH。

首先说一下两个寄存器，这两个寄存器分别称为栈指针寄存器和基址指针寄存器，因此这两个寄存器中存的是指针，即地址（这个地址就是前面说到的单元格对应的地址），更确切的说应该是栈帧顶部的地址(ESP)和栈帧底部的地址(EBP)（栈帧是什么后面会讲到）。

下面是一个栈的结构图：

可以看到，栈是从高地址向低地址增长的，高地址对应栈底，低地址对应栈顶，每个存放数据的单元格都有一个对应的地址，每个单元格的宽度为8位。

下面说一下POP和PUSH指令，这两个指令都只能操作栈顶，PUSH是向栈中推入一个数放在栈顶，POP是将栈顶的数据弹出。无论是推入新的数据还是弹出数据，ESP始终指向栈顶，也就意味着ESP会不断改变。

注意到上面我写了个栈帧，下面解释一下栈帧是什么。

2、栈帧

栈帧是一块连续的栈区（注意看上面的图），每个函数都有自己的栈区，这个栈区就称为栈帧。注意，函数调用所占用的栈区才称为栈帧，并且每个函数都会有自己的栈帧，包括main函数。当前栈帧的范围在EBP和ESP指向的区域之间。

当然栈帧不是固定不变的，由于推入新的数据和弹出数据ESP都会改变，因此栈帧的大小也会随之改变，但是EBP一般不会改变。

那么什么时候会改变EBP？

前面说到，每个函数都有自己的栈帧，也就是有自己的EBP和ESP，那么当一个函数调用另外一个函数的时候，第二个函数也应该有自己的栈帧，也有自己的EBP和ESP，但是系统中只有一个相应的寄存器（即只有一个ESP寄存器和一个EBP寄存器）。因此这个时候就要改变EBP的值，在改变EBP的值之前把旧的EBP的值保存一下就可以了（这个后面还会讲到）。

3、保存寄存器

为什么要保存寄存器？

首先，寄存器数量有限，因此寄存器是被所有的函数共享的。假设现在有A、B两个函数，A函数调用了B函数。A在调用过程中往EAX中存放了数据x，B在调用过程中往EAX存放了新的数据y，那么当B函数调用结束返回到A函数后，A继续使用EAX中的值，但这个时候EAX中的值已经不是最初存的x了。

怎么保护？

方法很简单，在B函数使用EAX寄存器之前，在准备阶段（刚进入B函数时）先将寄存器中的值保存到栈中，用完以后，在结束阶段再从栈中将值重新写入EAX中。

注：并不是所有通用寄存器中的值都由被调用函数保存，通常调用函数保存一部分，被调用函数保存一部分。IA-32规定，寄存器EAX、ECX、EDX是调用者保存寄存器，寄存器EBX、ESI、EDI是被调用者保存寄存器。

二、函数调用大体流程

假设有两个函数A和B，A函数调用B函数，调用B函数需要传入两个参数x和y。

1：在A调用B函数之前，A先把需要传入B函数中的参数x,y推入栈中。（注意x,y被放在了A的栈帧中）

注：上面一句步骤没有说先把调用者保存寄存器推入栈中，事实上并不是每次调用函数都要把调用者保存寄存器推入栈中，只有在必要的时候才会进行保护（编译器自己决定）。

2：在执行函数调用的时候（即执行call指令），A把B函数的返回地址推入栈中（还是在A的栈帧中）。

3：在进入B函数后，推入旧的EBP的值，这时ESP指向的单元格中的内容是旧的EBP，然后令EBP等于当前的ESP，则这个EBP即为B函数的栈帧的栈底，EBP指向的单元格中的数据是旧的EBP。这里比较抽象，下面有一个图可以帮助理解。

（上图有个地方写错了，EBP应该是B函数栈帧的栈底）

4：开辟一块相对合适的空间用来存放非静态局部变量(存放非静态局部变量前会先置成cc)。

5：将被调用者保存寄存器中的内容推入栈中进行保护。

6：执行函数中的内容。

7：函数调用完毕，return。返回的时候将EDI、ESI、EBX依次弹出，然后让ESP指向EBP，将ESP指向的单元格中的内容（即旧的EBP）弹到EBP中，这样EBP又重新变成了A的栈帧的栈底，执行ret指令，弹出B的返回地址，然后ESP根据参数的个数加上相应的数使ESP指向原来A的栈帧的栈顶（一个参数加4，两个加8，以此类推）。这里有一点需要注意，ESP的值虽然改变了，但是栈中B的参数还存在，但是无所谓，在推入新的数据的时候就会被覆盖掉。

注意上图ESP = ESP+8后ESP指向了原来A栈帧的栈顶，但是B的参数还存在，不过当有新数据进来的时候就会被覆盖掉。

这里有个问题，B函数的参数在A函数的栈帧中，B函数应该怎么去读取使用呢？

注意推入参数和函数返回地址后就改变了EBP，因此EBP和函数的参数紧挨着（也就是说参数在B能够访问到的地方），那么怎么去访问呢？拿上面的例子讲，参数x在EBP+8中，参数y在EBP+12中。

博主最近比较忙，最后三部分抽时间再更。

三、用VC++6.0查看反汇编详解函数调用

四、用VC++6.0调试讲解函数递归调用

五、微软的内存保护机制