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《函数栈帧的创建和销毁》

news 来源：原创 2025/5/30 13:24:24

这篇博客的收获

前期知识储备

常用到的汇编指令：

形成共识：

开始讲解

示例描述：

代码示例：

汇编代码：

图文并茂讲解

总结

步骤总结

问题解答

彩蛋时刻！！！

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这篇博客的收获

这篇博客的内容很重要，因为它能帮我们从更底层且深刻的理解函数是怎样创建的。同时，它也是在面试中被常问的问题。所以，我会详细的写这篇博客。这篇博客能解答如下问题：

Q1：局部变量是如何创建的？

Q2： 为什么局部变量不初始化内容是随机的？

Q3： 函数调用时参数时如何传递的？传参的顺序是怎样的？

Q4： 函数的形参和实参分别是怎样实例化的？

Q5： 函数的返回值是如何带会的？

我会把这些问题穿插在整个的讲解过程，我会边结合代码和画图讲解。最后，再对以上的问题进行总结讲解。我能理解大家在开始学习这个知识点的时候，会有点懵逼。因为我也是这样过来的，所以我希望大家能耐住性子继续往后看。我建议大家这篇文章可以多看几遍。

前期知识储备

函数栈帧的创建和销毁是建立在汇编语言层面上。我相信大多数都没有学过汇编语言，包括博主我也是没学过汇编。但是，对于理解这个知识点，我们不需要深入了解汇编。我们只需要了解个别基本的汇编指令就OK了。下面所列的几个指令是我们讲解这个知识点要用到的，也就是说大家知道以下几个指令的意思就已经够用了。当然，如果大家对汇编感兴趣的话，也可以自学一下汇编。

常用到的汇编指令：

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 寄存器 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

ebp：是栈底寄存器，用来存储栈底的地址

esp：是栈顶寄存器，用来存储栈顶的地址

eax , ebx , ecx : 这几个寄存器不需要知道什么作用，只需要知道它们是用来存储数据就OK

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 指令- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

push(压栈)：申请一块内存，把寄存器里面的数据给存放到内存里面。压栈的同时，esp里面会存储新申请的这块内存地址

mov(移动)：把一个寄存器里面的值给赋值到另一个寄存器里面

pop(出栈)：弹出内存里面的数据，回收内存。出栈的同时，esp里面存放的地址会增大

add(相加)：把两个寄存器里面的值相加，或两数值相加。

形成共识：

如果大家看了我以往的博客话，大家对于内存的大概划分是有印象的。内存分为：栈区，堆区和静态区。数组，结构体和函数的创建，这些都是在栈上开辟的空间。内存是以1个字节为最小为单位进行划分的。而且在栈上使用内存有个默认规则：优先使用高地址内存。我们在讲解的时候，所画的图是以4个字节为单位的。因为函数开辟的空间很大，如果我们以1个字节画图的话，所画的图太大了。因为我们的示例代码也是int类型，占有4个字节。所以以4个字节为单位画图，比较好一些。虽然画图的单位不一样，但是对于我们理解这个知识点没有丝毫影响的。

开始讲解

示例描述：

写一个加法函数，这个函数被main函数调用。这个代码的所有数据的数据类型为int。

代码示例：

#include <stdio.h>int Add(int x,int y)
{int z=0;z=x+y;return z;
}int main()
{int a=3;int b=5;int ret=0;ret=Add(a,b);printf("%d\n",ret);return 0;
}

汇编代码：

我教大家怎样转化，转化的步骤如下所示：

我们先把程序进入调试模式(ctrl+F5)，鼠标放在界面任意空白处。然后鼠标右键，点击转为反汇编，就可以转成功了。如图所示：

以下就是转化后的汇编代码。提示：下面版本的汇编代码是vs2019版本的，因为2019之前的版本对于汇编的封装比较简单，便于我们观察。vs2022版本的封装就比较复杂一些，不利于我们观察。所以，我们就以vs2019这个版本为主。如下所示的汇编代码：

int Add(int x, int y)
{
00BE1760 push ebp     //将main函数栈帧的ebp保存,esp-4
00BE1761 mov ebp,esp //将main函数的esp赋值给新的ebp，ebp现在是Add函数的ebp
00BE1763 sub esp,0CCh //给esp-0xCC，求出Add函数的esp
00BE1769 push ebx //将ebx的值压栈,esp-4
00BE176A push esi //将esi的值压栈,esp-4
00BE176B push edi //将edi的值压栈,esp-4
int z = 0;
00BE176C mov dword ptr [ebp-8],0 //将0放在ebp-8的地址处，其实就是创建z
z = x + y;    //接下来计算的是x+y，结果保存到z中
00BE1773 mov eax,dword ptr [ebp+8] //将ebp+8地址处的数字存储到eax中
00BE1776 add eax,dword ptr [ebp+0Ch] //将ebp+12地址处的数字加到eax寄存中
00BE1779 mov dword ptr [ebp-8],eax //将eax的结果保存到ebp-8的地址处，其实就是放到z中
return z;
00BE177C mov eax,dword ptr [ebp-8] //将ebp-8地址处的值放在eax中，其实就是把z的值存储到eax寄存器中，这里是想通过eax寄存器带回计算的结果，做函数的返回值。
}
00BE177F pop edi
00BE1780 pop esi
00BE1781 pop ebx
00BE1782 mov esp,ebp
00BE1784 pop ebp
00BE1785 retint main()
{
//函数栈帧的创建
00BE1820 push ebp
00BE1821 mov ebp,esp
00BE1823 sub esp,0E4h
00BE1829 push ebx
00BE182A push esi
00BE182B push edi
00BE182C lea edi,[ebp-24h]
00BE182F mov ecx,9
00BE1834 mov eax,0CCCCCCCCh
00BE1839 rep stos dword ptr es:[edi]
//main函数中的核心代码
int a = 3;
00BE183B mov dword ptr [ebp-8],3
int b = 5;
00BE1842 mov dword ptr [ebp-14h],5
int ret = 0;
00BE1849 mov dword ptr [ebp-20h],0
ret = Add(a, b);
00BE1850 mov eax,dword ptr [ebp-14h]
00BE1853 push eax
00BE1854 mov ecx,dword ptr [ebp-8]
00BE1857 push ecx
00BE1858 call 00BE10B4
00BE185D add esp,8
00BE1860 mov dword ptr [ebp-20h],eax
printf("%d\n", ret);
00BE1863 mov eax,dword ptr [ebp-20h]
00BE1866 push eax
00BE1867 push 0BE7B30h
00BE186C call 00BE10D2
00BE1871 add esp,8
return 0;
00BE1874 xor eax,eax
}

我们就按照上面汇编代码的顺序进行讲解。我们之前也有提到过，main函数也是被调用。在vs2022中，main函数是被__tmainCRTStartup函数调用的，__tmainCRTStartup函数是被tmainCRTStartup函数调用。如下所示的三者关系：

图文并茂讲解

第一步：

esp(栈顶指针)和ebp(栈底指针)，这俩指针(寄存器)是用来维护一段函数的空间的。main函数也是被别的函数调用的，也就是说在创建main函数之前，就已经先创建好了__tmain...和tmain...函数。如图所示：

接下来我们就按照汇编代码来进行画图讲解，我们先从main函数的创建开始。如图所示：

main函数是被__tmainCRTStartup函数调用的，所以在创建main函数之前，就已经创建好了__tmainCRTStartup的函数空间，也就是esp和ebp所维护的栈帧空间。创建main函数空间前，先执行push ebp指令，会把ebp里面的值给压栈，同时esp会指向新开辟的空间地址。也就是如上图所示的结果。

第二步：

指令mov ebp,esp。把esp里面的值赋值到ebp，那么ebp指针就和esp指针指向了同一块空间。如图所示的结果：

第三步：

指令 sub esp,0E4h。意思就是：esp里面的地址减去0E4h，然后再赋值给esp。esp里面的地址减少后，就会往上移动到新的空间(移动到低地址)，它和ebp之间相差了228个空间。如图所示：

228个地址空间太多了，我就简单画了几个空间表示一下。

第四步：

没什么可说的，就是依次对图示的指令进行操作就OK了。如图所示：

第五步：

指令 lea edi,[ebp-24h] 。意思是：把ebp-24h后的地址给存储到edi寄存器里面。指令 mov ecx,9。意思是：把9给存储到ecx寄存器里面。指令 mov eax,0CCCCCCCCh。意思是：把0CCCCCCCCh值存储到eax寄存器。指令 rep stos dword ptr es:[dei] 意思是：rep就是repeat(重复)的意思，也就是说这条语句会被重复执行。至于重复多少次是由ecx里面的值决定的。也就是说，会从edi对应的地址开始，一直循环9次，在循环的过程中，会对每个空间内存进行0CCCCCCCCh值的初始化。每个空间的大小是4个字节，执行9次，刚好会循环36个空间。而24h==36。所以刚好循环到ebp就结束。其实，上面所说的循环过程，可以进行如下所示的代码：

edi=ebp-0x24h;
ecx=9;
eax=0CCCCCCCCh;for(;ecx>0;--ecx,edi+=4)
{*(int*)edi=eax;
}

如下图所示：

第六步：

指令 mov操作，依次把数值放入对应的空间里面。如图所示：

从上面的图，我们可以得出一个我们之前讲到的一个习惯——我们创建变量的时候，最好是初始化，要不然就会随机值。上面的图就可以解释这一现象。

第七步：

这几个指令的操作就是为了创建形参，然后把实参的值传给形参。也就是我们之前所说的，形参是实参的一份拷贝。所以，在调用函数之前，先创建形参，再传给形参数值。

第八步：

call指令就是调用函数的意思。在调用函数之前，会先把下一条指令的地址给压栈。目的：在调用函数之后能找到下一条指令。如下图所示：

第九步：

接下来的操作就是创建Add函数，它和创建main函数一样的过程。如下图所示：

第十步：

mov ...[ebp-8],0 把0赋值给z对应的空间。mov eax...[ebp+8] 把x形参对应的数值3给存储到eax寄存器。 add eax...[ebp+0ch] 把ebp+0ch对应的空间里面的值——也就是y形参对应的数值5和eax里面的值进行相加，再存储到eax寄存器里面。此时eax寄存器里面存储的值就是x+y的最后结果8。最后再把eax里面的数值给存储到ebp-8对应的空间，也就是说z对应的空间，此时z=8。如图所示：

第十一步：

再把z=8存储到eax寄存器里面。如图所示：

return z;
00BE177C mov eax,dword ptr [ebp-8] //将ebp-8地址处的值放在eax中，其实就是把z的值存储到eax寄存器中，这里是想通过eax寄存器带回计算的结果，做函数的返回值。

第十二步(栈帧的销毁)：

依次对edi,esi和ebx空间进行pop弹出(内存空间回收)。pop的同时，esp指针也要向下移动。如下图所示：

回收内存后，如图所示：

第十三步：

mov esp,ebp 把ebp里面的值复制给esp，esp就和ebp指向同一块空间了。0cch个空间会被直接销毁(回收)。然后 pop ebp。Add创建的栈帧空间就彻底被回收干净了。如图所示：

第十四步(返回值)：

00BE1785 ret

从第十一步到第十三步，可以看出来，再函数栈帧销毁之前，会先把最后的返回值给保存在寄存器里面。最后，函数栈帧销毁之后，才返回返回值。这也就是我们之前提到过的——在函数销毁之前，会把返回值先存储到寄存器里面，然后返回寄存器里面的数值。

总结

步骤总结

以上十四步就是核心步骤，至于Add后面的指令操作都是重复的。大家可以按照我给的方法和思路进行画图操作。

问题解答

经过前面的讲解，对于开头的几个问题，我们就可以进行解答了。

Q1：局部变量是如何创建的？

局部变量是在函数栈帧里面创建，经过一些列的push(压栈)操作，并会进行初始化。

Q2：为什么局部变量不初始化内容是随机的？

会执行 rep指令，会对其一部分空间进行0cccccccch值的初始化(具体是什么值依据编译器)，所以不初始化的话，会被赋值0cccccccch值(随机值)。

Q3：函数调用时参数时如何传递的？传参的顺序是怎样的？

先进行形参的空间压栈，然后再把实参的值，赋值给形参压栈的空间内存里面。

从右向左依次进行传参。

Q4：函数的形参和实参分别是怎样实例化的？

实参是在函数内部进行实例化的，形参是在函数栈顶开辟的空间，然后由实参进行传值实例化。

Q5：函数的返回值是如何带会的？

先把返回值存放在寄存器里面，然后再进行栈帧的销毁。