函数堆栈调用

本文详细介绍了C++函数调用的过程,包括实参如何传递给形参、形参内存分配、函数返回值的返回方式,以及函数调用后的执行路径。分析了函数开栈的步骤,如实参压栈、返回地址保存、调用方栈指针存储,并解释了函数返回后如何恢复调用者状态,继续执行后续代码。

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函数的调用会发生两件事情:

  1. 如果函数已经被声明inline(内联),则函数体可能已经在编译期间它的调用点上就被展开了。如果没有被声明为inline,则函数在运行时才会被调用。
  2. 函数调用会使程序控制权被传送给正在被调用的函数,而当前的活动的执行会被挂起。

       函数声明由函数返回类型、函数名、参数列表构成,这三个元素被称为函数声明函数原型
       函数返回类型可以是预定义类型(如int或double等)、复合类型(如int&或double*等)、用户定义类型(如枚举、类或void等)。
       C++中参数传递的缺省初始化放法是把实参的值拷贝到参数的存储区中,称为按值传递

以下如果是按值传递的话,通过形参去改变实参,由于因为作用域的原因,值传递做不到实参的改变。
要做到改变形参的话有两个方法:

  1. 通过传递实参的地址,把函数声明为指针的方式去改变。

  2. 通过把函数声明为引用的方式,使得改变形参的值而实参也会改变。

      #include<stdio.h>
        #include<iostream> 
        using namespace std;
        void Swap(int *a,int *b)
         {
    		int tmp;
    		tmp = *a;
    		*a = *b;
    		*b = tmp;
    	 }
      int main()
      {
    		int a = 12;
    		int b = 19;
    		int *p;
    		int *q;
    		p = &a;
    		q = &b;
    
    	cout<<"原来的值:"<< a <<" "<< b <<endl;
    	Swap(p,q);
    	cout<<"转后的值:"<< a <<" "<< b <<endl;
    }
    

实参压栈是自右向左压的,实参压栈实际上就是给形参开辟空间。
函数的开栈:
      1、压入实参,自右向左
      2、压入下一行指令地址
      3、压入调用方函数的栈指针寄存器的值
      4、跳转到被调用方函数栈帧
      5、被调用方开辟局部变量活动的空间并初始化为CCCC CCCC

int main()
{
   int a1 = 10;
   int b1 = 20;
   int r1 = 0;
   return 0;
}

函数开栈的过程如图所示:
在这里插入图片描述
这里的ebp存的是main的地址,放的是函数调用的栈帧地址。
代码:
在这里插入图片描述
问题:
      1.
函数实参怎么传给形参?形参有没有开辟内存?如果形参开辟内存,在哪里开辟的?
      2.函数的返回值怎么去返回到调用方函数?
      3.函数返回后怎么知道从哪条语句开始继续执行?

分析答案:
      问题1:实参中的值从内存块中取出来赋到寄存器中,然后寄存器再压栈完成后,再去调用相应调用约定,如call跳转到Sum函数栈帧中,然后就开辟内存,调用方开辟,调用方清理它的内存。

      问题2:返回值赋给eax寄存器,再由寄存器带回main函数给rt

      问题3:return把值返回后,紧接着把Sum函数栈顶的三个寄存器出栈了。然后mov esp,ebp ,这条指令将esp指向的地址指向了ebp指向的地址。即这条指令将开始进入函数时开辟的一些内存“清理”掉了。接下来 pop ebp ,将当前栈顶的数据出栈并赋给ebp。则当前栈顶的数据,即main函数的栈底地址。也就是Sum函数调用完成后能返回到main函数栈帧上来。最后执行ret 指令,该过程执行了pop指令,将当前栈顶的数据出栈并赋给下一行指令寄存器。则当前栈底数据是main函数调用Sum函数的call指令的下一条指令地址。也就是add esp,8 这条指令的地址0040109A.回到main函数后就可以接着下一条指令继续执行了。

调用点的汇编指令:

rt = sum(a1,b1);
0040108D   mov         eax,dword ptr [ebp-8]
00401090   push        eax
00401091   mov         ecx,dword ptr [ebp-4]
00401094   push        ecx
00401095   call        @ILT+0(sum) (00401005)
0040109A   add         esp,8
0040109D   mov         dword ptr [ebp-0Ch],eax

call指令在调用时有两步:
1.压入下一行指令地址 0040109A
2.jmp跳转到函数栈帧中

函数在退栈后所做:
在这里插入图片描述

在例子中,压栈给形参开辟内存并初始化。函数的返回值由寄存器带出来。
下图比较重要可以记一下
在这里插入图片描述
函数堆栈调用的步骤:
1.压mian函数;
2.压实参(自右向左)
3.压下一行指令地址
4.压栈底指针寄存器

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