嵌入式系統(tǒng)中棧的變化

函數(shù)調(diào)用是通過棧來實(shí)現(xiàn)的，而且知道在棧中存放著該函數(shù)的局部變量。但是，對(duì)于棧的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)可能不一定清楚。本文將介紹一下在Linux平臺(tái)下函數(shù)棧是如何實(shí)現(xiàn)的。

棧幀的結(jié)構(gòu)

函數(shù)在調(diào)用的時(shí)候都是在?？臻g上開辟一段空間以供函數(shù)使用，棧是由高地址向地地址的方向生長的，而且棧有其棧頂和棧底，入棧出棧的地方就叫做棧頂。

在x86系統(tǒng)的CPU中，rsp是棧指針寄存器，這個(gè)寄存器中存儲(chǔ)著棧頂?shù)牡刂?。rbp中存儲(chǔ)著棧底的地址。函數(shù)?？臻g主要是由這兩個(gè)寄存器來確定的。

當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，棧指針rsp可以移動(dòng)，棧指針和幀指針rbp一次只能存儲(chǔ)一個(gè)地址，所以，任何時(shí)候，這一對(duì)指針指向的是同一個(gè)函數(shù)的棧幀結(jié)構(gòu)。

而幀指針rbp是不移動(dòng)的，訪問棧中的元素可以用-4(%rbp）或者8(%rbp)訪問%rbp指針下面或者上面的元素。

測(cè)試代碼如下：

#include 

int sum (int a,int b)
{
 int c = a + b;
 return c;
}

int main()
{
 int x = 5,y = 10,z = 0;
 z = sum(x,y);
 printf("%drn",z);
 return 0;
}

0000000000000000 :
   0: 55                    push   %rbp 
   1: 48 89 e5              mov    %rsp,%rbp
   4: 89 7d ec              mov    %edi,-0x14(%rbp) # 參數(shù)傳遞
   7: 89 75 e8              mov    %esi,-0x18(%rbp) # 參數(shù)傳遞
   a: 8b 55 ec              mov    -0x14(%rbp),%edx
   d: 8b 45 e8              mov    -0x18(%rbp),%eax
  10: 01 d0                 add    %edx,%eax 
  12: 89 45 fc              mov    %eax,-0x4(%rbp) # 局部變量
  15: 8b 45 fc              mov    -0x4(%rbp),%eax # 存儲(chǔ)結(jié)果
  18: 5d                    pop    %rbp
  19: c3                    retq   

000000000000001a :
  1a: 55                    push   %rbp # 保存%rbp。rbp，棧底的地址
  1b: 48 89 e5              mov    %rsp,%rbp # 設(shè)置新的棧指針。rsp 棧指針，指向棧頂?shù)牡刂?  1e: 48 83 ec 10           sub    $0x10,%rsp # 分配 16字節(jié)?？臻g。%rsp = %rsp-16
  22: c7 45 f4 05 00 00 00  movl   $0x5,-0xc(%rbp) # 賦值
  29: c7 45 f8 0a 00 00 00  movl   $0xa,-0x8(%rbp) # 賦值
  30: c7 45 fc 00 00 00 00  movl   $0x0,-0x4(%rbp) # 賦值
  37: 8b 55 f8              mov    -0x8(%rbp),%edx  
  3a: 8b 45 f4              mov    -0xc(%rbp),%eax 
  3d: 89 d6                 mov    %edx,%esi # 參數(shù)傳遞 ，從右向左
  3f: 89 c7                 mov    %eax,%edi # 參數(shù)傳遞
  41: e8 00 00 00 00        callq  46  # 調(diào)用sum
  46: 89 45 fc              mov    %eax,-0x4(%rbp) 
  49: 8b 45 fc              mov    -0x4(%rbp),%eax # 存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果
  4c: 89 c6                 mov    %eax,%esi
  4e: 48 8d 3d 00 00 00 00  lea    0x0(%rip),%rdi        # 55 
  55: b8 00 00 00 00        mov    $0x0,%eax
  5a: e8 00 00 00 00        callq  5f 
  5f: b8 00 00 00 00        mov    $0x0,%eax 
  64: c9                    leaveq 
  65: c3                    retq   
+0x45>+0x3b>+0x2c>

在函數(shù)被調(diào)用之前，調(diào)用者會(huì)為調(diào)用函數(shù)做準(zhǔn)備。首先，函數(shù)棧上開辟了16字節(jié)的空間，存儲(chǔ)定義的3個(gè)int型變量，建立了main函數(shù)的棧。

CALL指令內(nèi)部其實(shí)還暗含了一個(gè)將返回地址（即CALL指令下一條指令的地址）壓棧的動(dòng)作（由硬件完成）。

具體來說，call指令執(zhí)行時(shí)，先把下一條指令的地址入棧，再跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)函數(shù)執(zhí)行的起始處。

審核編輯：湯梓紅