什么是栈帧
栈帧也叫过程活动记录，是编译器用来实现过程/函数调用的一种数据结构。C语言中，每个栈帧对应着一个未运行完的函数。栈帧中保存了该函数的返回地址和局部变量。从逻辑上讲，栈帧就是一个函数执行的环境：函数参数、函数的局部变量、函数执行完后返回到哪里等等。
栈是从高地址向低地址延伸的。每个函数的每次调用，都有它自己独立的一个栈帧，这个栈帧中维持着所需要的各种信息。寄存器ebp指向当前栈帧的底部（高地址），寄存器esp指向当前的栈帧的顶部（低地址）。
注意：ebp指向当前位于系统栈最上边一个栈帧的底部，而不是系统栈的底部。严格说来，“栈帧底部”和“栈底”是不同的概念；esp所指的栈帧顶部和系统栈的顶部是同一个位置。
函数调用过程
示例代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int Add(int left, int right){
int sum = 0;
sum = left + right;
return sum;
}
int main(){
int num1 = 1;
int num2 = 2;
int result = 0;
result = Add(num1, num2);
printf("result: %d\n", result);
system("pause");
return 0;
}
_tmainCRTStartup函数的调用
我们对该代码进行调试，查看调用堆栈如下：
我们可以发现，main函数是在_tmainCRTStartup函数中调用的。而_tmainCRTStartup是在mainCRTStartup中调用的。
下面看一下_tmainCRTStartup函数的栈帧。
main函数的调用
既然main函数被调用的，那么这个程序第一步应该会为main函数分配栈空间。调试中查看反汇编。
int main(){
/* 将ebp压栈处理（方便函数返回之后的现场恢复） */
00C51420 push ebp
/* 这里使esp的值赋给ebp，产生新的ebp */
00C51421 mov ebp,esp
/* 给esp减去一个16进制数字0E4H，产生新的esp */
00C51423 sub esp,0E4h
00C51429 push ebx
00C5142A push esi
00C5142B push edi
/* 将栈帧与开辟的空间全部初始化为0xCCCCCCCC */
00C5142C lea edi,[ebp-0E4h]
00C51432 mov ecx,39h
00C51437 mov eax,0CCCCCCCCh
00C5143C rep stos dword ptr es:[edi]
/* 创建局部变量num1、num2、result */
int num1 = 1;
00C5143E mov dword ptr [num1],1
int num2 = 2;
00C51445 mov dword ptr [num2],2
int result = 0;
00C5144C mov dword ptr [result],0
图解如下
过程分析
- 首先_tmainCRTStartup函数调用main函数。
- 将ebp压栈处理，保存指向栈底的ebp的地址（方便函数返回之后的现场恢复）。
- 将esp的值赋给ebp，产生新的ebp。
- 给esp减去一个16进制数0E4H（为main函数预开辟空间）。
- push ebx、esi、edi。
- lea指令，加载有效地址。
- 初始化预开辟的空间为0xCCCCCCCC。
- 创建变量num1、num2和result。
Add函数的调用
先查看main函数中调用Add之前的反汇编：
result = Add(num1, num2);
/* 参数压栈，先压num2 */
00C51453 mov eax,dword ptr [num2]
00C51456 push eax
/* 参数压栈，压num1 */
00C51457 mov ecx,dword ptr [num1]
00C5145A push ecx
/* call指令调用Add函数 */
00C5145B call _Add (0C510E6h)
00C51460 add esp,8
00C51463 mov dword ptr [result],eax
逐语句执行到call指令，如下，跳转到Add函数。
再来看Add函数的反汇编：
int Add(int left, int right){
/* 将ebp压栈处理（方便函数返回之后的现场恢复） */
00C513D0 push ebp
/* 这里使esp的值赋给ebp，产生新的ebp */
00C513D1 mov ebp,esp
/* 给esp减去一个16进制数字0CCH，产生新的esp */
00C513D3 sub esp,0CCh
00C513D9 push ebx
00C513DA push esi
00C513DB push edi
/* 将栈帧与开辟的空间全部初始化为0xCCCCCCCC */
00C513DC lea edi,[ebp-0CCh]
00C513E2 mov ecx,33h
00C513E7 mov eax,0CCCCCCCCh
00C513EC rep stos dword ptr es:[edi]
/* 创建局部变量sum */
int sum = 0;
00C513EE mov dword ptr [sum],0
/* 获取形参left和right的值，相加之后存到sum中 */
sum = left + right;
00C513F5 mov eax,dword ptr [left]
00C513F8 add eax,dword ptr [right]
00C513FB mov dword ptr [sum],eax
/* 将结果存到寄存器，通过寄存器带回函数的返回值 */
return sum;
00C513FE mov eax,dword ptr [sum]
}
/* 寄存器edi、esi、ebx出栈 */
00C51401 pop edi
00C51402 pop esi
00C51403 pop ebx
/* 将ebp赋给esp，使esp指向ebp指向的地方，释放Add函数的栈帧 */
00C51404 mov esp,ebp
/* ebp出栈，将出栈的内容给ebp（即main函数的ebp），回到main函数的栈帧 */
00C51406 pop ebp
/* 出栈一次，将出栈的内容当做地址，并跳转到该地址处（call指令的下一条） */
00C51407 ret
图解如下
注意：C语言函数调用参数的压栈顺序为从右向左，上述例子中就是num2先压栈，num1后压栈。
过程分析
- 将num2存入eax寄存器，将eax压栈。
- 将num1存入ecx寄存器，将ecx压栈。
- call指令的调用，先将call指令的下一条指令的地址压栈。然后跳转到Add函数。
- 将main函数的ebp压栈，方便函数返回之后的现场恢复。
- 将esp的值赋给ebp，产生新的ebp，即Add函数的ebp。
- 给esp减去一个16进制的数0CCH，为Add函数预开辟空间。
- push ebx、esi、edi。
- lea指令，加载有效地址。
- 初始化预开辟的空间为0xCCCCCCCC。
- 创建变量sum。
- 获取形参left和right的值再相加，将结果存到sum中。
- 将结果存储到eax寄存器，通过寄存器带回函数的返回值。
- pop edi、esi、ebx。
- 将ebp的值赋给esp，是esp指向ebp指向的地方。释放Add函数的栈帧。
- ebp出栈，将出栈的内容给ebp（即main函数的ebp），回到main函数的栈帧。
- ret指令，出栈一次，将出栈的内容当做地址，并跳转到该地址处（call指令的下一条指令的地址）。
总结
- ebp寄存器：扩展基址指针寄存器（extended base pointer）其内存放一个指针，该指针指向系统栈最上面一个栈帧的底部。
- esp寄存器：扩展栈指针寄存器（extended stack pointer），是指针寄存器的一种，用于存放函数栈顶指针。esp为栈指针，用于指向栈的栈顶（下一个压入栈的活动记录的顶部）。