逆向教程 堆栈详解

程序在运行的时候通常会使用堆栈来存储数据,所以了解堆栈对逆向是很有帮助的.我们常说的堆栈,实际是栈.栈和堆是两个不同的概念.在绝大多数主流架构（包括 ARM、x86 和 x86-64）中，堆栈（stack）默认都是从高地址向低地址生长的，也就是说，每次压栈（push）操作会使栈指针（stack pointer）减小，而弹栈（pop）操作会使栈指针增大。

这是由操作系统和 ABI（Application Binary Interface）约定的，而不是 CPU 架构强制规定的。不过，这些架构的设计通常都支持这种向下增长的堆栈，并且主流操作系统（如 Linux、Windows、Android 等）都采用这种约定。

具体说明如下：

• x86 / x86-64：
  栈指针寄存器是 ESP（32 位）或 RSP（64 位）。执行 push 指令时，先减小栈指针，再写入数据；pop 则相反。堆栈从高地址向低地址增长。

• ARM（包括 AArch32 和 AArch64）：
  在标准的 AAPCS（ARM Architecture Procedure Call Standard）和 AAPCS64 中，栈也是满递减（Full Descending）的，即栈指针指向最后一个有效数据，并且向低地址增长。这是默认且广泛采用的模式。

注意：理论上，堆栈也可以设计为从低地址向高地址增长（比如某些嵌入式系统或特殊用途的运行时环境），但这在通用操作系统和主流 ABI 中极为罕见。

下面我用文字“画图”来直观地说明 堆栈从高地址向低地址生长 的过程，并配合简要解释。

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🧠 内存地址布局（简化版）

在典型的程序内存空间中（以 Linux 或 Android 为例）：

高地址（例如 0xFFFF0000）
┌───────────────────────┐
│        内核空间        │
├───────────────────────┤
│        栈（Stack）     │ ← 栈顶（初始时靠近高地址）
│          ...          │
├───────────────────────┤
│        空闲内存        │
├───────────────────────┤
│        堆（Heap）      │ → 堆向高地址增长
├───────────────────────┤
│       数据段（.data）  │
│       代码段（.text）  │
└───────────────────────┘
低地址（例如 0x00000000）

注意：栈在高地址区域，堆在低地址区域，两者相向增长。

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📌 堆栈生长方向详解（以 x86-64 / ARM 为例）

假设初始栈指针 SP 指向 0x7FFFFFF0（高地址）。

初始状态：

地址         内容
0x7FFFFFFC   [未使用]
0x7FFFFFF8   [未使用]
0x7FFFFFF4   [未使用]
0x7FFFFFF0 ← SP（栈顶，空栈）
0x7FFFFFEC   [已用/不可用]
...

执行 push A（压入一个 4 字节数据 A）：

• SP 先减 4 → 变成 0x7FFFFFEC
• 把 A 存到 0x7FFFFFEC

地址         内容
0x7FFFFFFC   [未使用]
0x7FFFFFF8   [未使用]
0x7FFFFFF4   [未使用]
0x7FFFFFF0   [未使用]
0x7FFFFFEC ← SP → A
0x7FFFFFE8   [...]

再执行 push B：

• SP 减 4 → 0x7FFFFFE8
• 存入 B

地址         内容
0x7FFFFFF0   [未使用]
0x7FFFFFEC   A
0x7FFFFFE8 ← SP → B
0x7FFFFFE4   [...]

✅ 可见：每次压栈，地址变小 → 堆栈向低地址生长。

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🔄 对比：堆（Heap）的生长方向

堆通常通过 malloc() 或 new 分配，由低地址向高地址扩展：

堆起始：0x10000000
malloc(16) → 分配到 0x10000000~0x1000000F
malloc(8)  → 分配到 0x10000010~0x10000017

→ 堆指针 向上增长（低 → 高）

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📝 总结图（方向对比）

高地址
  ↑
  │    栈（Stack） ↓ 向下生长（高 → 低）
  │    ...
  │    堆（Heap） ↑ 向上生长（低 → 高）
  ↓
低地址

所有主流架构（ARM、x86、x86-64）在标准操作系统（如 Android、Linux、Windows）中都采用这种约定。

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