棧中函式呼叫原理詳解
一、eip、ebp、esp介紹
EIP，EBP，ESP都是系統的暫存器，裡面儲存的是些地址，我們系統中棧的實現上離不開他們三個。 我知道棧的資料結構主要特點是 後進先處。它還有兩個作用： 1.棧是用來儲存臨時變數，函式傳遞的中間結果。 2.作業系統維護的，對於程式設計師是透明的。
下面我們就通過一個小例子說說棧的原理。
先寫個小程式：
void fun(void)
{
printf("helloworld")；
}
void main(void)
{
fun()
printf("函式呼叫結束");
}
當程式進行函式呼叫的時候，我們經常說的是先將函式壓棧，當函式呼叫結束後，再出棧。這一切的工作都是系統幫我們自動完成的。
當呼叫fun函式開始時，三者的作用。
- EIP暫存器裡儲存的是CPU下次要執行的指令的地址。 也就是呼叫完fun函式後，讓CPU知道應該執行main函式中的printf（"函式呼叫結束"）語句了。
- EBP暫存器裡儲存的是是棧的棧底指標，通常叫棧基址，這個是一開始進行fun()函式呼叫之前，由ESP傳遞給EBP的。（在函式呼叫前你可以這麼理解：ESP儲存的是棧頂地址，也是棧底地址。）
- ESP暫存器裡儲存的是在呼叫函式fun()之後，棧的棧頂。並且始終指向棧頂。
- 系統根據EIP暫存器裡儲存的地址，CPU就能夠知道函式呼叫完，下一步應該做什麼，也就是應該執行main函式中的printf（“函式呼叫結束”）。
- EBP暫存器儲存的是棧底地址，而這個地址是由ESP在函式呼叫前傳遞給EBP的。等到呼叫結束，EBP會把其地址再次傳回給ESP。所以ESP又一次指向了函式呼叫結束後，棧頂的地址。
二、堆和棧
首先要清楚的是程式對記憶體的使用分為以下幾個區：
- 棧區（stack）：由編譯器自動分配和釋放，存放函式的引數值，區域性變數的值等。操作方式類似於資料結構中的棧。
- 堆區（heap）：一般由程式設計師分配和釋放，若程式設計師不釋放，程式結束時可能由作業系統回收。與資料結構中的堆是兩碼事，分配方式類似於連結串列。
- 全域性區（static）：全域性變數和靜態變數存放在此。
- 文字常量區：常量字串放在此，程式結束後由系統釋放。
- 程式程式碼區：存放函式體的二進位制程式碼。
典型的記憶體區域分配如圖所示：
其次是堆和棧的申請方式：棧由系統自動分配，速度較快，在windows下棧是向低地址擴充套件的資料結構，是一塊連續的記憶體區域，大小是2MB。堆需要程式設計師自己申請，並指明大小，速度比較慢。在C中用malloc，C++中用new。另外，堆是向高地址擴充套件的資料結構，是不連續的記憶體區域，堆的大小受限於計算機的虛擬記憶體。因此堆空間獲取和使用比較靈活，可用空間較大。
三、棧幀結構和函式呼叫過程
首先應該明白，棧是從高地址向低地址延伸的。每個函式的每次呼叫，都有它自己獨立的一個棧幀，這個棧幀中維持著所需要的各種資訊。暫存器ebp指向當前的棧幀的底部（高地址），暫存器esp指向當前的棧幀的頂部（地址地）。下圖為典型的存取器安排，觀察棧在其中的位置
入棧操作:push eax; 等價於 esp=esp-4,eax->[esp];如下圖
出棧操作：pop eax; 等價於 [esp]->eax,esp=esp+4;如下圖
我們來看下面這個C程式在執行過程中，棧的變化情況
void func(int m, int n) {
int a, b;
a = m;
b = n;
}
main() {
...
func(m, n);
L: 下一條語句
...
}
在main呼叫func函式前，棧的情況，也就是說main的棧幀：
從低地址esp到高地址ebp的這塊區域，就是當前main函式的棧幀。當main中呼叫func時，寫成彙編大致是：
push m
push n; 兩個引數壓入棧
call func; 呼叫func，將返回地址填入棧，並跳轉到func
當跳轉到了func，來看看func的彙編大致的樣子：
__func:
push ebp; 這個很重要，因為現在到了一個新的函式，也就是說要有自己的棧幀了，那麼，必須把上面的函式main的棧幀底部儲存起來，棧頂是不用儲存的，因為上一個棧幀的頂部講會是func的棧幀底部。（兩棧幀相鄰的）
mov ebp, esp; 上一棧幀的頂部，就是這個棧幀的底部；暫時先看現在的棧的情況
到這裡，新的棧幀開始了
sub esp, 8; int a, b 這裡聲明瞭兩個int，所以esp減小8個位元組來為a,b分配空間
mov dword ptr [esp+4],[ebp+12]; a=m
mov dword ptr [esp], [ebp+8];b=n
這樣，棧的情況變為：
ret 8 ; 返回，然後8是什麼意思呢，就是引數佔用的位元組數，當返回後，esp-8，釋放參數m,n的空間。由此可見，通過ebp，能夠很容易定位到上面的引數。當從func函式返回時，首先esp移動到棧幀底部（即釋放區域性變數），然後把上一個函式的棧幀底部指標彈出到ebp,再彈出返回地址到cs:ip上，esp繼續移動劃過引數，這樣，ebp,esp就回到了呼叫函式前的狀態，即現在恢復了原來的main的棧幀。