栈帧及可变参数列表

来源：互联网发布：oracle数据库中文注释编辑：程序博客网时间：2024/06/07 16:20

一. 栈帧的概念

栈帧也叫作过程活动记录，是一个函数的执行环境，在栈帧中记录着函数的变量和返回地址。

每个栈帧对应一个未完成的函数，每个函数都有其相对应的栈帧。在调用被调函数时，栈帧被创立；被调函数结束后，进行压栈，

释放临时变量，返回至被调函数的下一步指令的地址处。

在栈帧中，地址由高向低延伸。栈帧的最高地址为栈底，最低地址为栈顶。

二.使用栈帧的情况

在函数调用中，有很多情况都可以用栈帧的原理进行解释。

1. 虚实结合（函数的实参传给形参）

2. 局部变量的释放

3. 被调函数结束后的返回地址

4. return C 的值的带回

三. 分析栈帧的创建过程

首先，了解关于栈帧的几个名词

1. ebp—栈底指针寄存器。其内存放一个指针，该指针指向栈帧的底部。

2. esp—栈顶指针寄存器。其内存放一个指针，该指针指向栈帧的顶部。

3. PC指针 : 永远指向当前运行指令的下一条指令。

用下面这个简单程序分析栈帧的使用情况

#include<stdio.h>
int fun(int x,int y)
{
   int c = 20;
   return c;
}
int main()
{
int a = 1;
int b = 2;
   int ret = fun (a , b);
return 0;
}

栈帧的创建和使用分为三个阶段

第一阶段：主函数为调用者函数，进入调用者函数，在系统栈中为调用者函数分配栈帧。

（1）在调用者函数的栈帧中为变量 a，b 分配相应的存储空间

（2）程序执行至 int fun(int x,int y) 时，进行实参与形参的虚实结合，形成临时拷贝并将其压入栈中。值的注意的是，

实参与形参的虚实结合的顺序是从右向左，先进行参数 b 的临时拷贝，再进行 a 的临时拷贝。

（3）形参实例化之后，执行 call 指令。

call 指令有两个重要的作用：① 执行 jmp 指令，跳转至被调函数的入口地址，执行被调函数的相关操作

② 保存被调函数的下一条指令的地址，便于被调函数结束后的返回

以上步骤运行结束之后，调用者函数的栈帧创建结束，下面开始进入被调函数的栈帧的创建。

第二阶段：在主函数中运行到被调函数时，为被调函数分配栈帧。

（1） push ebp ； // 保存调用者函数的栈底，放在被调函数的栈底，便于返回

被调函数结束后的返回仅靠 call 指令中的记录下一指令的地址是无法实现的，需要将 call 指令和 push 指令结合

起来，才能使被调函数结束后能返回到正确的位置。

（2） move ebp ，esp； // 将调用者函数的栈顶赋值给被调函数的栈底

此时，被调函数的栈底就是调用者函数的栈顶。

（3） sub esp ，occh； // 给被调函数的栈顶减去一个随机值，指针下移，为被调函数的栈帧创造空间。

第三阶段：被调函数结束后，压栈，释放局部变量，带回返回值，返回到主函数运行指令的下一步指令。

（1） move eax ，dword ptr [c] ； // 将返回值 c 的值保存在寄存器 eax 中

（2） move esp ，ebp； // 将栈底的地址赋给栈顶的地址。栈顶移动到栈底的位置，释放局部变量。

（3） pop ebp； // 将被调函数栈底保存的调用者函数的栈底地址弹出

（4） ret ； // 返回地址出栈，返回至主函数的下一指令处。

（5） sub esp ， occh； // 被调函数结束后，局部变量被释放，使栈顶指针上移，恢复到未形参实例化之前的位置。

（6） move dword ptr [ret] ，eax ； // 将寄存器中存储的返回值 c 返回至主函数中的变量 ret 中。

以上就是整个函数调用的栈帧使用原理。

四. 可变参数列表

在普通函数中，形参的个数是固定的，调用函数时，通过实参与形参的虚实结合实现函数的调用。

普通函数存在的问题： ① 不对参数个数进行检测

② 实参与形参不一定一一对应

为了使函数能够在不同的情况下接收不同数目的参数，我们使用可变参数列表。

可变参数列表的一般形式：

（1） # include < stdarg . h >

使用可变参数列表时，需要引入的头文件，以下的几个宏都包含在这个头文件中。

（2） va_list 变量名；

例 va_list args ；

这个变量是一个存储可变参数列表的地址的指针，通过这个指针变量找到参数列表的地址，再结合参数类型，得到参数值。

（3） va_start ( 指针变量名，可变参数列表前的最后一个参数）

例 va_start ( args ，start ）；

将最后一个固定参数的地址传送给指针变量 args ，实现对 va_list 类型变量的初始化。通过指针下移访问下面的参数。

（4） va_arg ( 指针变量名，下一个参数的类型）；

例 va_arg ( args ， type )；

通过这个宏返回至参数列表的首地址，结合参数类型，得到参数的值。

（5） va_end ( 指针变量名）；

例 va_end （args ）；

由于被调函数在调用时不知道参数的正确数目，所以需要人为的加上一个结束条件使得函数结束。

可变参数列表的限制：

① 函数不能确定参数的个数

② 这些宏不能确定下一个参数的类型，在宏 va_arg 中需谨慎判断参数的类型

③ 在可变参数列表中必须存在一个命名参数，否则无法实现 va_start 对 va_list 的初始化

④ 使用可变参数列表对参数的访问必须从第一个参数开始，可以中途停止但不能从中间的某一个参数开始访问。

使用可变参数列表模拟实现 printf 函数

# include < stdio.h >
# include < stdarg.h >
void printf ( char *format, ...)
{
    va_list arg;
    va_start(arg, format);
      while(*format != '\0')
    {
       switch(*format)
   {
        case 's':
    {
        char *ret = va_arg(arg, char*);
        while(*ret)
        {
            putchar(*ret);
            ret++;
        }
   }
         break;
      case 'c':
   {
       putchar(va_arg(arg,char));
       break;
     default:
       putchar(*format);
       break;
   }
      format++;
}
       va_end(arg);
}
int main()
{
     print("sccc\n","he",'l','l','o');
     return 0;
}

五. 大端小端的简单理解
     大端小端又称大尾小尾，顾名思义得
     大端（大尾）：和我们的思维方式相一致，数据的高字节保存在低地址中，数据的低字节保存在高地址中。
     小段（小尾）：小端模式与大端模式相反，数据的低字节保存在低地址中，数据的高字节保存在高地址中。

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