C++ Tricks 2.4 I386平臺C函數調用邊界的棧分配

2.4 I386平臺C函數調用邊界的棧分配

當調用一個函數時，主調函數將參數以聲明中相反的順序壓棧，然後將當前的代碼執行指針(eip)壓棧，然後跳轉到被調函數的入口點。在被調函數中，通過將ebp加上一個偏移量來訪問函數參數，以聲明中的順序(即壓棧的相反順序)來確定參數偏移量。被調函數返回時，彈出主調函數壓在棧中的代碼執行指針，跳回主調函數。再由主調函數恢復到調用前的棧。

函數的返回值不同於函數參數，通過寄存器傳遞。如果返回值類型可以放入32位變量，比如int、short、char、指針等類型，通過eax寄存器傳遞。如果返回值類型是64位變量，如_int64，同過edx+eax傳遞，edx存儲高32位，eax存儲低32位。如果返回值是浮點類型，如float和double，通過專用的浮點數寄存器棧的棧頂返回。如果返回值類型是用戶自定義結構，或C++類類型，通過修改函數簽名，以引用型參數的形式傳回。

同樣以最簡單的函數爲例：

void f(){

int i=g(1,2);

}

int g(int a,int b){

int c=a+b；

return c;

}

產生的彙編代碼如下：

f:

push ebp ;備份ebp

mov ebp,esp ;建立棧底

sub esp,4 ;爲i分配空間

mov eax,2 ;準備參數b的值2

push eax ;將b壓棧

mov eax,1 ;準備參數a的值1

push eax ;將a壓棧

call g ;調用g

add esp,8 ;將a和b一起彈出，恢復調用前的棧

mov dword ptr[ebp-4],eax ;將返回值保存進變量i

mov esp,ebp ;恢復棧頂

pop ebp ;恢復棧底

g:

push ebp ;備份ebp

mov ebp,esp ;建立棧底

sub esp,4 ;爲局部變量c在棧中分配內存

mov eax,dword ptr[ebp+8] ;通過ebp間接讀取參數a的值

mov ebx,dword ptr[ebp+12] ;通過ebp間接讀取參數b的值

add eax,ebx ;將a和b的值相加，之和存在eax中

mov dword ptr[ebp-4],eax ;將和存入變量c

mov eax,dword ptr[ebp-4] ;將c作爲返回值，代碼優化後會刪除此句

add esp,4 ;銷燬c的內存

mov esp,ebp ;恢復棧頂

pop ebp ;恢復棧底

ret ;返回函數f

棧的內存佈局如下：

100076:c <- g的esp

100080:f的ebp=100100 <- g的ebp

100084:f的eip

100088:a=1

100092:b=2

100096:i

100100:舊ebp <-f的ebp

100104:……

注意在函數g的彙編代碼中，訪問函數的局部變量和訪問函數參數的區別。局部變量總是通過將ebp減去偏移量來訪問，函數參數總是通過將ebp加上偏移量來訪問。對於32位變量而言，第一個局部變量位於ebp-4，第二個位於ebp-8，以此類推，32位局部變量在棧中形成一個逆序數組；第一個函數參數位於ebp+8，第二個位於ebp+12，以此類推，32位函數參數在棧中形成一個正序數組。

由於函數返回值通過寄存器返回，不需要空間分配等操作，所以返回值的代價很低。基於這個原因，舊的C語法約定，不寫明返回值類型的函數，返回值類型爲int。這一規則與現行的C++語法相違背，因爲C++中，不寫明返回值類型的函數返回值類型爲void，表示不返回值。這種語法不兼容性是爲了加強C++的類型安全，但同時也帶來了一些問題。