C/C++ 函數調用過程，壓棧出棧

在x86的計算機系統中，內存空間中的棧主要用於保存函數的參數，返回值，返回地址，本地變量等。一切的函數調用都要將不同的數據、地址壓入或者彈出棧。因此，為了更好地理解函數的調用，我們需要先來看看棧是怎么工作的。

棧是什么？

簡單來說，棧是一種LIFO形式的數據結構，所有的數據都是后進先出。這種形式的數據結構正好滿足我們調用函數的方式：父函數調用子函數，父函數在前，子函數在后；返回時，子函數先返回，父函數后返回。棧支持兩種基本操作，push和pop。push將數據壓入棧中，pop將棧中的數據彈出並存儲到指定寄存器或者內存中。

這里是一個push操作的例子。假設我們有一個棧，其中黃色部分是已經寫入數據的區域，綠色部分是還未寫入數據的區域。現在我們將0x50壓入棧中：

// 將0x50的壓入棧
push $0x50

 

圖一：壓棧操作

我們再來看看pop操作的例子：

// 將0x50彈出棧
pop

 

 

圖二：出棧操作

這里有兩點需要注意的，第一，上面例子中棧的生長方向是從高地址到低地址的，棧是向下生長的，因此這里也用這種形式的棧；第二，pop操作后，棧中的數據並沒有被清空，只是該數據我們無法直接訪問。有了這些棧的基本知識，我們現在可以來看看在x86-32bit系統下，C語言函數是如何調用的了。

 

棧幀是什么？

棧幀，也就是stack frame，其本質就是一種棧，只是這種棧專門用於保存函數調用過程中的各種信息（參數，返回地址，本地變量等）。棧幀有棧頂和棧底之分，其中棧頂的地址最低，棧底的地址最高，SP(棧指針)就是一直指向棧頂的。在x86-32bit中，我們用 %ebp 指向棧底，也就是基址指針；用 %esp 指向棧頂，也就是棧指針。下面是一個棧幀的示意圖：

 

圖三：棧幀示意圖

一般來說，我們將 %ebp 到 %esp 之間區域當做棧幀（也有人認為該從函數參數開始，不過這不影響分析）。並不是整個棧空間只有一個棧幀，每調用一個函數，就會生成一個新的棧幀。在函數調用過程中，我們將調用函數的函數稱為“調用者(caller)”，將被調用的函數稱為“被調用者(callee)”。在這個過程中，1）“調用者”需要知道在哪里獲取“被調用者”返回的值；2）“被調用者”需要知道傳入的參數在哪里，3）返回的地址在哪里。同時，我們需要保證在“被調用者”返回后，%ebp, %esp 等寄存器的值應該和調用前一致。因此，我們需要使用棧來保存這些數據。

為什么參數從右至左壓棧

1.C方式參數入棧順序(從右至左)的好處就是可以動態變化參數個數。通過棧堆分析可知，自左向右的入棧方式，最前面的參數被壓在棧底。這樣的話，除非知道參數個數，否則是無法通過棧指針的相對位移求得最左邊的參數。這樣就變成了左邊參數的個數不確定，正好和動態參數個數的方向相反。

2. 更符合習慣。 

采用這種順序，是為了讓程序員在使用C/C++的“函數參數長度可變”這個特性時更方便。

什么是“函數參數長度可變”？printf就是一個例子，它的參數的個數就是可變的，鏈接（1）中介紹了如何自己寫一個參數長度可變的函數。

看下面這句話 printf（"%d %d %d",1,2,3），在采用從右向左的參數入棧順序時，參數出棧順序時"%d %d %d"，1,2,3。

如果采用從左向右的入棧順序，則出棧順序變為3,2,1，"%d %d %d"。

普通函數、類成員函數、類虛函數的調用過程

• 普通函數調用流程
  1. 開辟棧幀空間
  2. 函數參數從右至左進行壓棧
  3. 函數返回地址進行壓棧
  4. 函數局部變量進行壓棧

• 普通成員函數調用流程（大體）

  1. 由於函數地址在編譯期間已確定，所以直接找到該函數地址
  2. this指針，作為隱含參數傳入該函數
  3. 之后的調用和普通函數調用方式一致
  4. 注意：如果該函數中，使用了實例的成員變量，由於this指針為null，程序會報錯。

• 虛函數調用流程（大體）

  1. 查找this指針（也就是實例）的地址
  2. 根據this指針，查找虛函數表（函數指針數組）的地址
  3. 從虛函數表中，取出相應的函數地址

 

參考文檔： https://www.cnblogs.com/sddai/p/9762968.html

參考文檔：https://blog.csdn.net/hnyzyty/article/details/46427219