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這是一篇介紹C語(yǔ)言中的函數(shù)調(diào)用是如何用實(shí)現(xiàn)的文章。寫給那些對(duì)C語(yǔ)言各種行為的底層實(shí)現(xiàn)感興趣人的入門級(jí)文章。如果你是C語(yǔ)言或者匯編、底層技術(shù)
的老鳥或是對(duì)這個(gè)問題不感興趣，那么這篇文章只會(huì)耽誤您的時(shí)間，您大可不必閱讀他。當(dāng)然如果前輩們?cè)敢鉃槲抑赋霾蛔�，我將十分感謝您的指導(dǎo)，并對(duì)耽誤您寶
貴的時(shí)間致歉。
好了，廢話少說！要研究這個(gè)問題，讓我們先打開VC++吧。最好是6.0的，:-P。(什么你沒有VC++,倒！....趕快裝一個(gè)!@#$，要快！)
首先，讓我們?cè)赩C++里建立一個(gè)Win32 Console Application項(xiàng)目，并建立主文件fun.c。并輸入以下內(nèi)容。
int fun(int a, int b) {
a = 0x4455;
b = 0x6677;
return a + b;
}
int main() {
fun(0x8899,0x1100);
return 0;
}之
后，最關(guān)鍵的是在項(xiàng)目設(shè)置里關(guān)閉優(yōu)化功能。也就是把Project->Setting->C/C++->Optimizations選
為Disabled。編譯器的優(yōu)化在分析底層實(shí)現(xiàn)時(shí)大多數(shù)情況不太受歡迎。 按鍵盤上的F10鍵，進(jìn)入單步調(diào)試模式(Step
Over)�？吹侥愕膍ain函數(shù)左側(cè)有個(gè)黃色的小箭頭了嗎？那個(gè)就是程序即將執(zhí)行的語(yǔ)句。按Alt +
8。打開反編譯窗口,看到匯編語(yǔ)句了嗎？是不是想這個(gè)樣子 ==> 00401078 push 1100h
0040107D push 8899h
00401082 call @ILT+5(fun) (0040100a)
00401087 add esp,8看
到兩個(gè)PUSH指令了嗎？再看看后面的數(shù)字，不正是我們要傳遞的參數(shù)嗎。奇怪阿?我們明明是先傳遞的0x8899怎么反倒先push
1100h呢？呵呵，這個(gè)現(xiàn)象就叫Calling
conversion。究竟是何方神圣，我在后面會(huì)詳細(xì)的給你解釋的。先別著急。隨后的Call指令的作用就是開始調(diào)用函數(shù)了。
接下來關(guān)掉反匯編窗口，在源代碼窗口按F11(Step
Into)進(jìn)入函數(shù)體。當(dāng)看到那個(gè)黃色的小箭頭指向函數(shù)名的時(shí)候再調(diào)出反匯編窗口(Alt+8)。你會(huì)看到類似下面的代碼： 1: int fun(int a, int b) {
00401000 push ebp
00401001 mov ebp,esp
00401003 sub esp,40h
00401006 push ebx
00401007 push esi
00401008 push edi
00401009 lea edi,[ebp-40h]
0040100C mov ecx,10h
00401011 mov eax,0CCCCCCCCh
00401016 rep stos dword ptr [edi]
2: a = 0x4455;
00401018 mov dword ptr [ebp+8],4455h
3: b = 0x6677;
0040101F mov dword ptr [ebp+0Ch],6677h
4: return a + b;
00401026 mov eax,dword ptr [ebp+8]
00401029 add eax,dword ptr [ebp+0Ch]
5: }
0040102C pop edi
0040102D pop esi
0040102E pop ebx
0040102F mov esp,ebp
00401031 pop ebp
00401032 retVC++就是好，還在難懂的匯編語(yǔ)句前加入了C語(yǔ)言的源代碼。不過同時(shí)也有不少我們不需要的代碼。因此，你只需要關(guān)心紅色的部分就可以了。
奇怪阿？不是參數(shù)都用push傳遞了嗎？怎么沒看到被pop出來？問題其實(shí)是這樣，當(dāng)你調(diào)用Call進(jìn)入函數(shù)的時(shí)候Call背著你做了一件事。call把
它下一條語(yǔ)句的地址push進(jìn)了堆棧。(旁人:
什么！這是為什么？)原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)楹瘮?shù)調(diào)用完了，要用ret返回。而ret怎么知道返回哪里呢？對(duì)了,
ret指令pop了call指令push給他的地址(搞清楚這個(gè)關(guān)系哦)，然后返回到了這個(gè)地址。call和ret配合的如此絕妙，一個(gè)PUSH一個(gè)
POP肯定不會(huì)讓堆棧不平衡的(老外叫no stack unwinding)�，F(xiàn)在明白了，如果你來個(gè)pop
eax,那eax里面是什么？當(dāng)然是ret要用的返回地址了。好啦，你要是pop
eax就等于搶了ret要用的東西了。不論曾程序流程和道德標(biāo)準(zhǔn)上你做的都不對(duì) :-P。
可是怎么在函數(shù)體里使用參數(shù)呢？問題其實(shí)并不難，既然參數(shù)在堆棧里我們就可以使用esp(堆棧指針)來訪問了。不過，我相信你也想到了。esp是個(gè)經(jīng)常變
化的值。一旦，函數(shù)里出現(xiàn)pop或push他就會(huì)變化。這樣很不容易定位參數(shù)的于內(nèi)存中的位置。因此，我們需要一個(gè)不會(huì)變化的東西作為訪問參數(shù)的基準(zhǔn)。看
看函數(shù)體的開頭部分： 00401000 push ebp
00401001 mov ebp,esp先
用push ebp保存了原來ebp的值再把esp的值給ebp。原來ebp就是用來做基準(zhǔn)的。也難怪他被稱為ebp(Base
Pointer)。很自然ret返回前的pop
ebp就是恢復(fù)原來ebp的數(shù)值嘍。當(dāng)然一定要恢復(fù)，因?yàn)楹瘮?shù)里也可以調(diào)用函數(shù)嘛。每個(gè)函數(shù)都用ebp,自然要保證使用完后完璧歸趙了。現(xiàn)在當(dāng)函數(shù)執(zhí)行到
mov ebp, esp后堆棧應(yīng)該變成這個(gè)樣子了。 /-------------------\ Higher Address
| 參數(shù)2: 0x1100h |
+-----------------+
| 參數(shù)1: 0x8899h |
+-----------------+
| 函數(shù)返回地址 |
| 0x00401087 |
+-----------------+
| ebp |
\-------------------/ Lower Address <== stack pointer
& ebp all point to here, now由
于我們?cè)赩C++上使用的int類型是一個(gè)32位類型，ebp和函數(shù)返回值也是32位的。因此每個(gè)量要占去4個(gè)字節(jié)。另外還需要注意堆棧的擴(kuò)展方向是高地
址到低地址。有了這些指示。我們就可以分析出，第一個(gè)參數(shù)的地址是ebp + 08h，第二個(gè)參數(shù)就是ebp + 0ch�？纯捶磪R編的代碼: 2: a = 0x4455;
00401018 mov dword ptr [ebp+8],4455h
3: b = 0x6677;
0040101F mov dword ptr [ebp+0Ch],6677h與我們的計(jì)算吻合。之后呢: 00401031 pop ebp
00401032 ret將ebp原來的數(shù)值完璧歸趙，調(diào)用ret指令，ret指令pop出返回地址，之后返回到調(diào)用函數(shù)的call指令的下一條語(yǔ)句。ret之后，堆棧應(yīng)該變成這個(gè)樣子了 /-------------------\ Higher Address
| 參數(shù)2: 0x1100h |
+-----------------+
| 參數(shù)1: 0x8899h |
\-------------------/ Lower Address <== stack pointer哈
哈，問題出現(xiàn)了，再函數(shù)返回后堆棧出現(xiàn)了不平衡的情況(Stack Unwinding)。怎么辦呢？好辦啊，直接 pop cx pop cx
把堆棧平衡過來就好了。幸好我們只有兩個(gè)參數(shù)，要是有20個(gè)的話，那就要有20個(gè)pop
cx。不說影響美觀，程序效率也會(huì)很低。所以VC++使用了這個(gè)辦法解決問題: 00401082 call @ILT+5(fun) (0040100a)
00401087 add esp,8看紅色的語(yǔ)句,直接將esp的值加8，讓堆棧變成 /-------------------\ Higher Address <== stack pointer
| 參數(shù)2: 0x1100h |
+-----------------+
| 參數(shù)1: 0x8899h |
\-------------------/ Lower Address通過改變esp從根本上解決了Stack unwinding。(push,pop指令本質(zhì)上不就是通過改變esp來實(shí)現(xiàn)堆棧平衡的嗎) 現(xiàn)在，明白了函數(shù)如何傳遞參數(shù)，如何調(diào)用，如何返回。下一個(gè)問題就是看看函數(shù)如何傳遞返回值了。相信你早就注意到了 4: return a + b;
00401026 mov eax,dword ptr [ebp+8]
00401029 add eax,dword ptr [ebp+0Ch]可
見，函數(shù)正式用eax寄存器來保存返回值的。如果你想使用函數(shù)的返回值，那么一定要在函數(shù)一返回就把eax寄存器的值讀出來。至于為什么不用ebx,
ecx...，這個(gè)雖然沒有規(guī)定，但是習(xí)慣上大家都是用eax的。而且windows程序中也明確指出了，函數(shù)的返回值必須放入eax內(nèi)。
OK,現(xiàn)在來解決什么是calling
conversion這個(gè)歷史遺留問題。如果認(rèn)真思考過，你一定想函數(shù)的參數(shù)為什么偏用堆棧轉(zhuǎn)遞呢，寄存器不也可以傳遞嗎？而且很快阿。參數(shù)的傳遞順序不
一定要是由后到前的，從前到后傳遞也不會(huì)出現(xiàn)任何問題��？再有為什么一定要等到函數(shù)返回了再處理堆棧平衡的問題呢，能否在函數(shù)返回前就讓堆棧平衡呢？
所有上述提議都是絕對(duì)可行的，而他們之間不同的組合就造就了函數(shù)不同的調(diào)用方法。也就是你常看到或聽到的stdcall,pascal,
fastcall,WINAPI,cdecl等等。這些不同的處理函數(shù)調(diào)用方式就叫做calling convention。
默認(rèn)情況下C語(yǔ)言使用的是cdecl方式，也就是上面提到的。參數(shù)由右到左進(jìn)棧，調(diào)用函數(shù)者處理堆棧平衡。如果你在我們剛才的程序中fun函數(shù)前加入
__stdcall,再來用上面的方法分析一下。 8: fun(0x8899,0x1100);
00401058 push 1100h ; <== 參數(shù)仍然是由右到左傳遞的
0040105D push 8899h
00401062 call fun (00401000)
;<== 這里沒有了 add esp, 08h
1: int __stdcall fun(int a, int b) {
00401000 push ebp
00401001 mov ebp,esp
00401003 sub esp,40h
00401006 push ebx
00401007 push esi
00401008 push edi
00401009 lea edi,[ebp-40h]
0040100C mov ecx,10h
00401011 mov eax,0CCCCCCCCh
00401016 rep stos dword ptr [edi]
2: a = 0x4455;
00401018 mov dword ptr [ebp+8],4455h
3: b = 0x6677;
0040101F mov dword ptr [ebp+0Ch],6677h
4: return a + b;
00401026 mov eax,dword ptr [ebp+8]
00401029 add eax,dword ptr [ebp+0Ch]
5: }
0040102C pop edi
0040102D pop esi
0040102E pop ebx
0040102F mov esp,ebp
00401031 pop ebp
00401032 ret 8; <== ret 取出返回地址后，
; 給esp加上 8�？�！堆棧平衡在函數(shù)內(nèi)完成了。
; ret指令這個(gè)語(yǔ)法設(shè)計(jì)就是專門用來實(shí)現(xiàn)函數(shù)
; 內(nèi)完成堆棧平衡的于
是得出結(jié)論，stdcall是由右到左傳遞參數(shù)，被調(diào)用函數(shù)恢復(fù)堆棧的calling convention. 其他幾種calling
convention的修飾關(guān)鍵詞分別是__pascal,__fastcall,
WINAPI(這個(gè)要包含windows.h才可以用)。現(xiàn)在，你可以用上面說的方法自己分析一下他們各自的特點(diǎn)了。
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