C函数调用原理及函数栈帧分析

之前在看关于内联，宏和普通函数调用的时候想到了这个问题，感觉自己对函数调用底层的过程原理还是不太清楚，特意查了相关资料，这里分析记录下。

1、基础知识

1.1 基本概念

每个进程对应一个Call Stack（调用栈），而CallStack 又由许多Stack Frame（栈帧）组成，对应每个未完成的函数调用，由系统分配。

在多线程（任务）环境，CPU的栈指针指向的存储器区域就是当前使用的栈。切换线程的一个重要工作，就是将栈指针设为当前线程的栈栈顶地址。

栈是从高地址向低地址延伸的。每个函数的每次调用，都有它自己独立的一个栈帧，这个栈帧中维持着所需要的各种信息。寄存器ebp指向当前的栈帧的底部（高地址），寄存器esp指向当前的栈帧的顶部（地址地）。

函数调用时，需要准备好堆栈，而堆栈的作用就是：保存现场/上下文，传递参数。

具体来说：

1）保存寄存器的值，一般用的是push指令，将对应的某些寄存器的值，一个个放到堆栈中，把对应的值压入到堆栈里面，即所谓的压栈。

然后待被调用的子函数执行完毕的时候，再调用pop，把堆栈中的一个个的值，赋值给对应的那些你刚开始压栈时用到的寄存器，把对应的值从堆栈中弹出去，即所谓的出栈。

2）一种情况是，本身传递的参数就很少，就可以通过寄存器传送参数。

但是如果参数太多，寄存器不够用，那么就得把多余的参数堆栈中了。

1.2  esp,ebp,eip

1.EIP寄存器里存储的是CPU下次要执行的指令的地址。 也就是调用完fun函数后，让CPU知道应该执行main函数中的printf（"函数调用结束"）语句了。 2.EBP寄存器里存储的是是栈的栈底指针，通常叫栈基址，这个是一开始进行fun()函数调用之前，由ESP传递给EBP的。（在函数调用前你可以这么理解：ESP存储的是栈顶地址，也是栈底地址。） 3.ESP寄存器里存储的是在调用函数fun()之后，栈的栈顶。并且始终指向栈顶。

堆栈是一种简单的数据结构，是一种只允许在其一端进行插入或删除的线性表。
允许插入或删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底，对堆栈的插入和删除操作被称入栈和出栈。

有一组CPU指令可以实现对进程的内存实现堆栈访问。其中，POP指令实现出栈操作，PUSH指令实现入栈操作。

CPU的ESP寄存器存放当前线程的栈顶指针，

EBP寄存器中保存当前线程的栈底指针。

CPU的EIP寄存器存放下一个CPU指令存放的内存地址，当CPU执行完当前的指令后，从EIP寄存器中读取下一条指令的内存地址，然后继续执行。

esp是堆栈指针　
ebp是基址指针

esp始终指向栈顶，ebp是在堆栈中寻址用的