函数的调用过程(函数栈帧)

本文通过一个简单的加法函数实例,详细介绍了函数调用过程中栈帧的创建与使用,包括ebp和esp寄存器的作用及如何为函数分配栈空间。

为了深入学习函数和理解函数每一步实现都干了什么,那我们来深入研究函数的调用过程;

先看一段代码:用函数实现两个数的和。

#include<stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
	int z = 0;
	z = x + y;
	return z;
}
int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 0;
	c = Add(a, b);
	printf("%d\n", c);
	return 0;
}

我们先了解ebp和esp两个寄存器,在函数调用的过程中这两个存放在维护这个栈的栈底和栈顶指针。

如果要调用main函数,我们就要为main函数分配栈帧空间。


要展开main函数的调用,就要为main函数创建栈帧。下图:


main函数调用完,然后就是Add函数的调用;如下图:



验证call的作用:


按F11后进入Add函数的反汇编代码:


最后的部分:




最后再是打印函数的调用。


函数的调用过程,要回函数开辟栈空间,用于这次函数被调用中的临时变量的保存,现场保护。所以我们叫它函数栈帧。

不同的编译器可能存在差异,但是调用函数的精髓和思想是不会改变的。



### 函数调用过程的工作原理 #### 的概念及其作用 (Stack Frame)是一种数据结构,用于存储函数调用期间所需的信息。每次函数调用时,都会在其对应的中创建一个新的[^4]。的主要功能包括保存函数的参数、局部变量以及返回地址等信息。 #### 的组成 一个典型的由以下几个部分构成: 1. **函数参数**:这些是从主调函数传递给被调函数的数据。如果参数数量较少且适合寄存器传输,则可能通过通用寄存器(如 ARM 架构中的 r0 至 r3)进行传递[^2]。 2. **返回地址**:这是程序执行完成后跳转回的位置。当函数结束时,控制流会回到此位置继续执行后续代码。 3. **局部变量**:在函数内部声明并仅限于当前函数使用的变量会被分配在此区域。 4. **临时数据区**:供编译器优化使用或者作为中间计算结果暂存的地方。 #### 创建与销毁过程 - 当发生函数调用时,首先将必要的上下文信息压入堆形成新的[^4]。这一步骤涉及调整指针(SP),使其指向新分配的空间底部,并依次写入上述提到的各项内容。 - 随着函数体被执行完毕准备退之前,所有属于该次调用周期内的资源都需要释放掉——即弹整个从而恢复之前的环境状态[^4]。具体做法通常是重置指针至原来高度,并从堆顶部取先前记录好的返回指令偏移量以便恢复正常流程走向。 #### 寄存器的角色 除了利用内存构建起完整的框架外,在实际硬件层面还充分利用到了各类专用寄存器辅助完成高效运作机制。例如某些架构规定特定范围内的寄存器用来短期持有即将传送给子程序入口处的关键数值;而另外一些则负责长期保留跨越多个层次嵌套关系下的不变量直至最终结算阶段才允许更改它们原始设定值的情况存在[^1]。 #### 大型对象返回处理方式 对于那些体积超常规大小限制无法简单依靠单一寄存器承载回去的结果来说,则采取预先安排好一段位于上级层面上方临近边界附近的空白领域充当容器角色的做法来解决这个问题。也就是说,先是在发起请求的一侧预留足够的连续单元格序列长度足以容纳目标实体整体映像副本形式呈现来之后再把这个定位点附加成为额外的一项输入项一同递交过去让对方知晓确切存放地点进而直接填充进去即可达成目的[^5]。 ```c++ // 示例代码展示如何定义简单的递归阶乘函数 int factorial(int n){ if(n==0 || n==1){ // 基础情况判断 return 1; }else{ int result = n * factorial(n - 1); // 实际递归逻辑实现 return result; } } ```
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