Win32程序函数调用时堆栈变化情况分析

2006年1月15日09:08星期日 [VC]
在经典的汇编语言教程中,函数调用时堆栈的使用都是着重讲解的问题。如今随着高级语言的越来越完善,单纯使用汇编开发的程序已经不多了。但对函数调用时堆栈动向的了解仍有助于我们明晰程序的执行流程,从而在程序编写和调试的过程中有一个清晰的思路。

一.调用约定
在Win32中,有关函数的调用主要有两种约定。
1._stdcall
以__stdcall方式调用的函数有以下特征:
• 参数由右至左压栈
• 调用返回时,堆栈由被调函数调整
2.__cdecl
__cdecl约定是C/C++函数的默认调用约定。它有以下特征:
• 参数由右至左压栈
• 调用返回时,堆栈由调用者调整

二.Win32函数调用过程

1. 压入参数
这里依据以上的调用方式将调用者给出的参数一一压入堆栈。

2. 压入断点
当程序执行到Call指令的时候,当前语句的地址作为断点地址压入堆栈。

3. 跳转
eip的值被重新设置为被调函数的起始地址。

4. mov ebp, esp
这里ebp被用来在堆栈中寻找调用者压入的参数,同时作为调用者堆栈指针的一个备份。在此前还应该执行一条:
push ebp
把ebp中原来的数值保存。

5. sub esp,N
这里N是函数内局部变量的总字节数加上一个整数,一般为40。此后esp即为被调函数的堆栈指针了。

6. 初始化esp ~ esp-N之间的N字节空间
这是对堆栈中已分配给局部变量使用的内存空间的初始化,一般全部设置为0xcc。

7. 顺序执行函数内语句。
此时函数的堆栈位于所有局部变量的内存空间之后,二者之间一般有40字节的隔离带。

8.返回
为保障调用的正常返回,函数内应当保证规范使用堆栈,使即将返回的时候esp的值恢复为执行第一条语句前的状态。说明白点,就是每一条push都要有相应的pop。
调用返回的过程如下:
mov esp, ebp
执行后,esp恢复为调用者的堆栈指针,栈顶除断点地址外,还存有原ebp的值和调用时压入的参数。
然后依次弹出ebp的值和断点地址。如果是__cdecl约定则直接返回调用者,调用者将负责调整堆栈,丢弃调先前压入的参数。如果是__stdcall则这个工作由被调函数来执行。

程序样例如下:
……
0040B8E8 push 1 ;压入参数
0040B8EA call 00401028 ;调用函数
……
00401028 jmp 0040b7c0 ;跳转到函数入口
……
0040B7C0 push ebp ;保存ebp
0040B7C1 mov ebp,esp
0040B7C3 sub esp,44h ;设置函数的堆栈指针,此函数中有4
;字节的局部变量
0040B7C6 push ebx
0040B7C7 push esi
0040B7C8 push edi
0040B7C9 lea edi,[ebp-44h]
0040B7CC mov ecx,11h
0040B7D1 mov eax,0CCCCCCCCh
0040B7D6 rep stos dword ptr [edi] ;初始化局部变量空间
0040B7D8 mov eax,dword ptr [ebp+8]
0040B7DB mov dword ptr [ebp-4],eax
……
0040B7DE pop edi ;弹出曾压栈的数据
0040B7DF pop esi
0040B7E0 pop ebx
0040B7E1 mov esp,ebp ;恢复调用者的堆栈
0040B7E3 pop ebp ;弹出原ebp值
0040B7E4 ret 4 ;返回并将堆栈向上调整4字节。
;此处为__stdcall约定,所以由函数调
;整堆栈

相应的C代码如下:

void __stdcall fun(int);

int main(void)
{
……
fun(1);
……
return 0;
}

void __stdcall fun(int para)
{
int localpara = para;
……
}

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