栈区

ゝ一世哀愁。 2022-05-30 10:35 96阅读 0赞

**栈区**

内存中的栈区实际上类似于数据结构中的栈。两者区别的是数据结构中的栈是解决为程序开发而设计的算法问题（例迷宫求解问题），而在内存中的栈区是解决内存分配的问题（以前堆栈的说法就是指内存的栈区，也叫系统栈）。不过，它们俩相同点就是遵守先进后出的规则。下面讲解的是程序运行时候所说的栈区，并不特指定目标文件的栈段。

**栈区的组成部分：**在栈区里面其实又可以分成好几个区域，他们叫做栈桢，一个栈桢就是一个函数，需要调用该函数的时候就入栈，函数return的时候就会弹出栈，所以他们的生命周期从这个函数开始到函数结束。

**栈桢里面存放这以下几种东西：**参数变量的地址、局部变量的地址、return的地址、栈指针和基指针等。

**栈区有重要的寄存器：**

**栈顶指针寄存器ESP：**永远指向栈桢的栈顶的指针

**基址寄存器EBP**（栈底寄存器EBP）：永远指向栈桢的底部。存取某时刻的栈顶指针，以方便对咋还能的操作，如获取函数参数、局部变量等 。

**eax寄存器：**一般用来保存函数的返回值 （关于栈寄存器的知识，下面会提到的 ）

**栈有两个基本操作：**入栈（也叫压栈）和出栈（也叫弹栈）。

由栈区分为几个小区域--几个栈桢（也就是函数）也称为函数栈。所以调用某函数的时候，函数栈也遵守栈的先进后出的规则。

**以下的例子是函数1、函数2和函数3逐步被调用的情况：**

（其中因为主函数main作为程序入口，是第一个被放进栈里面的。以下是两种代码中的被调用函数入栈的顺序是不一样的，自己分析一下）

**代码一和图解：**

![Image 1][]![Image 1][]![70][]![70 1][]

**代码二和图解：**

![Image 1][]![Image 1][]   ![70 2][]![70 3][]

**函数fun1内部的自动变量以及形参的入栈情况：**

函数fun1内部的变量int d如果放改变在fun2()后面,分配的地址是一样的。因为栈区分了几个区域（函数栈），一个函数栈里面包含所有自动变量都是放在同样函数栈区域的。

**形参和实参的入栈顺序是这样子的：**

fun1(int a,int b )和int c,d的入栈顺序是按照自右向左读取，所以地址：右边的变量地址>左边的变量地址。（向低地址生长入栈）

（改正：下面的代码中：把注释“当int b放在...”改为“当int d放在**...**”）

![Image 1][]![70 4][]

**函数栈1的各个变量入栈与出栈图解：**

![Image 1][]![70 5][]

以下一段文字来自于某博客文章的内容（还是别人写得好）：

**\*-------------------------------------------内容界线---------------------------------------**

**函数调用大概包括以下几个步骤：**

**(1)参数入栈：**将参数从右向左依次压入系统栈中。

**(2)返回地址入栈：**将当前代码区调用指令的下一条指令地址压入栈中，供函数返回时继续执行。

**(3)代码区跳转：**处理器从当前代码区跳转到被调用函数的入口处。

**(4)栈帧调整**：具体包括：

<1>保存当前栈帧状态值，已备后面恢复本栈帧时使用(EBP入栈)。

<2>将当前栈帧切换到新栈帧(将ESP值装入EBP，更新栈帧底部)。

<3>给新栈帧分配空间(把ESP减去所需空间的大小，抬高栈顶)。

<4>对于\_stdcall调用约定，函数调用时用到的指令序列大致如下：（push是入栈，pop出栈）

push 参数3 ;假设该函数有3个参数，将从右向做依次入栈

push 参数2

push 参数1

**call 函数地址** ，call指令将同时完成两项工作：

a)向栈中压入当前指令地址的下一个指令地址，即保存返回地址。

b)跳转到所调用函数的入口处。

push ebp ;保存旧栈帧的底部

mov ebp,esp ;设置新栈帧的底部 (栈帧切换)

sub esp,xxx ;设置新栈帧的顶部 (抬高栈顶，为新栈帧开辟空间)

**函数返回的步骤如下：**

<1>保存返回值，通常将函数的返回值保存在寄存器EAX中。

<2>弹出当前帧，恢复上一个栈帧。具体包括：

(1)在堆栈平衡的基础上，给ESP加上栈帧的大小，降低栈顶，回收当前栈帧的空间。

(2)将当前栈帧底部保存的前栈帧EBP值弹入EBP寄存器，恢复出上一个栈帧。

(3)将函数返回地址弹给EIP寄存器。

<3>跳转：按照函数返回地址跳回母函数中继续执行。

还是以C语言和Win32平台为例，函数返回时的相关的指令序列如下：

add esp,xxx ;降低栈顶，回收当前的栈帧

pop ebp ;将上一个栈帧底部位置恢复到ebp

retn ;a)弹出当前栈顶元素，即弹出栈帧中的返回地址，至此，栈帧恢复到上一个栈帧工作完成。b)让处理器跳转到弹出的返回地址，恢复调用前代码区

**5.寄存器与函数栈帧**  
每一个函数独占自己的栈帧空间。当前正在运行的函数的栈帧总是在栈顶。Win32系统提供两个特殊的寄存器用于标识位于系统栈顶端的栈帧。

(1)ESP：栈指针寄存器(extended stack pointer)，其内存放着一个指针，该指针永远指向系统栈最上面一个栈帧的栈顶。

(2)EBP：基址指针寄存器(extended base pointer)，其内存放着一个指针，该指针永远指向系统栈最上面一个栈帧的底部。

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