函数调用约定以及栈

栈帧

栈帧(stack frame)，机器用栈来传递过程参数，存储返回信息，保存寄存器用于以后恢复，以及本地存储。为单个过程(函数调用)分配的那部分栈称为栈帧。栈帧其实是两个指针寄存器，寄存器ebp为帧指针（指向该栈帧的最底部），而寄存器esp为栈指针（指向该栈帧的最顶部），当程序运行时，栈指针可以移动(大多数的信息的访问都是通过帧指针的，换句话说，就是如果该栈存在，ebp帧指针是不移动的，访问栈里面的元素可以以ebp为基准访问ebp指针下面或者上面的元素)。

概括起来就是，栈帧的主要作用是用来控制和保存一个过程的所有信息的。栈帧结构如下所示：

栈是从高地址向低地址存储。所以越是低的地址，越是靠后入栈。

栈帧对应的汇编代码如下：

下面对一个简单的加法函数调用的程序进行反编译来分析函数栈帧，程序代码如下：

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
 int a = x;
 int b = y;
 return a+b;
}
int main()
{
 int a = 10;
 int b = 20;
 int ret = Add(a, b) ;
 printf("%d\n", ret) ;
 return 0;
}

反编译的代码如下：
main（）函数如下：

push ebp //将ebp压入栈
mov ebp,esp //帧指针从前面栈帧移动到调用函数的栈帧底部
sub esp,0x4C //开辟0x4c大的空间来存储变量
push ebx
push esi
push edi
lea edi,[local.19]
mov ecx,0x13
moc eax,0xCCCCCCCC
rep stos dword ptr es:[edi] //上面的三句话是用0xCCCCCCCC初始化刚开辟的空间
mov [local.1],0xA //给local.1赋值10
mov [local.2],0x14//给local赋值20
mov eax,[local.2]
push eax
mov ecx,[local.1]
push ecx //变量逆序压入栈
call stack.00401005 //调用add()函数
add esp,0x8 //栈指针移动，add()函数调用的参数失效
mov [local.3],eax //eax中存着add()函数运算的结果，赋值给变量 
mov edx,[local.3] 
push edx //edx存着add()函数的结果，压入栈
push stack.0042201C //ASCII %d\n
call stack.printfgvdbgind_blockeressges //调用printf函数输出结果
add esp,0x8 //栈指针移动，printf调用的参数失效
xor eax,eax //栈指针移动
pop edi 
pop esi
pop ebx 
add esp,0x4C
cmp ebp,esp
call stack._chkespleBufferstringswteApa
mov esp,ebp
pop ebp //栈帧指针恢复到起始状态
retn //程序结束

add（）函数如下：

push ebp //现将ebp压入栈
mov ebp,esp //帧指针从调用函数移动到被调用函数的栈帧底部
sub esp,0x48 //开辟0x48大的空间用来存储变量
push ebx
push esi
push edi
lea edi,[local.18]
mov ecx,0x12
mov eax,0xCCCCCCCC
rep stos dword ptr es:[edi] //0xCCCCCCCC问题开辟
mov eax,[arg.1]
mov [loval.1],eax
mov ecx,[arg.2]
mov [local.2],ecx //传参
mov eax,[local.1]
add eax,[local.2] //加法，传入的参数相加
pop edi
pop esi
pop ebx
mov esp,ebp
pop ebp
retn //恢复栈指针，函数结束

栈帧指针绘图分析：

开始执行main（）函数的状态：

执行了mov ebp，esp之后栈帧指针的变化

可见在19FF40处保留着19FF80，它是初始EBP的值

main（）中的赋值语句如下：

1 2	mov [local.1],0xA mov [local.2].0x14

执行完赋值语句后ESP的值如下；

ESP的值增加了，而EBP始终作为当前函数操作的基准
add（）函数调用参数如下：

mov eax,[local.2]
push eax
mov ecx,[local.1]
push ecx

因为栈的特性，所以是逆序压入栈，参数入栈后再call add（）函数，再看一下堆栈的情况：

确实是逆序的，(不过不知道为什么要弄这么多空间)
执行完add（）的mov ebp，esp之后，栈帧变化如下：

1号箭头指向的是刚压入栈的参数，2号箭头指向的是原EBP的值，因为EBP现在指向被调用函数的栈帧底部，所以基准发生变化，可以参考上一张图片比较
add函数内加法运算，先把传入参数的值赋给eax和ecx，在把eax和ecx的值传给函数内的临时变量local.1和local.2，再相加

add（）函数运行完后执行恢复栈帧的语句，执行完后栈帧变化如下：

首先EBP的值变回了原来的值，而且EBP指向最开始的EBP的值，所以在调用函数结束后栈帧会恢复到原来的状态

执行完add（）函数后，esp加8，所以add（）函数内的局部变量不可用了，因为栈帧无法到达参数所在的地址
接着就是把结果压入栈，然后调用printf（）函数，这个过程跟调用add（）函数大同小异
调用完printf（）函数后，esp加8，所以函数内的局部变量不可用了，接着esp又加0x4c，栈帧移动，此时整个main（）函数内的变量都失效了，所以一开始移动这么多是考虑整个main（）可能需要声明使用很多变量

最后main（）结束，栈帧恢复到最开始的状态

不过这里有个细节，刚才提到了ESP加8，相当于删除被调用函数内的局部变量，但其实函数执行完后，是不用管栈中的参数的，由于只是临时使用存储在栈中的值，下一次在存入其他的值自然会覆盖掉原有值，而且栈内存是固定的，所以既不能也没有必要释放内存。
除此之外，还有个细节，ESP加8是在main（）中执行的，其实也是可以在被调用函数中执行，这就是另一个知识点了，函数调用约定里面会对这些加以规定。
函数调用约定（calling convention）：对函数调用时如何传递参数的一种约定。
通过前面对函数栈帧的分析，我们知道调用函数前要先把参数压入栈传递给函数。栈内存是固定的，ESP用来指示栈的当前位置，函数调用约定就是解决函数调用后如何处理ESP。主要的函数调用约定有:
cdecl
stdcall
fastcall

一.cdecl

1、采用桟传递参数，参数从右向左依次入栈；

2、由调用者负责恢复栈顶指针；

3、在函数名前加上一个下划线前缀，格式为
_function；
要注意的是，调用参数个数可变的函数只能采用这种方式（如printf）。
上面演示的程序就属于cdcel

二.stdcall

1）采用桟传递全部参数，参数从右向左压入栈；

2）被调用函数负责恢复栈顶指针；

3)函数名自动加前导的下划线，后面是函数名，之后紧跟一个@符号，其后紧跟着参数的尺寸，例如_function@4；

因此，stdcall与cdecl的区别就是谁负责恢复栈顶指针和编译后函数的名称问题。

三.fastcall
采用fasecall的函数声明方式为：
int __fastcall function(int a,int b)
fastcall调用约定意味着：
1、函数的第一个和第二个（从左向右）32字节参数（或者尺寸更小的）通过ecx和edx传递，其他参数通过桟传递。从第三个参数（如果有的话）开始从右向左的顺序压栈；
2、被调用函数恢复栈顶指针；
3、在函数名之前加上"@",在函数名后面也加上“@”和参数字节数，例如@function@8；

这个图很重要