函数调用的过程stack动态分析

一段代码的stack调用分析:

下面分析的代码：

/*
 * =====================================================================================
 *
 *       Filename:  stack.c
 *
 *    Description:  gdb 栈的使用,对栈的分析过程
 *
 *        Version:  1.0
 *        Created:  2013年02月10日 13时48分02秒
 *       Revision:  none
 *       Compiler:  gcc
 *
 *         Author:  LeoK, 
 *   Organization:  
 *
 * =====================================================================================
 */
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <stdlib.h>
#define  	MAX		(1UL<<20)

typedef unsigned long long u64;
typedef unsigned int u32;

u32 max_addend = MAX;
u64 sum_till_MAX(u32 n)
{
	u64 sum;
	n++;
	sum = n;
	
	if (n < max_addend)
	{
		sum += sum_till_MAX(n);
	}
	return sum;
}

int main(int argc, char** argv)
{
	u64 sum = 0;
	if (argc == 2 && isdigit(*(argv[1])))
		max_addend = strtoul(argv[1], NULL, 0);
	if (max_addend >= MAX || max_addend == 0)
	{
		fprintf(stderr, "Invalid number is specidied\n");
		return 1;
	}
	sum = sum_till_MAX(0);
	printf("sum(0..%lu) = %llu\n", max_addend, sum);
	return 0;
}

图1 main函数的汇编代码

其中main调用了sum_till_MAX

步骤1：图1 movl $0x0, (%esp)，这个汇编代码就是main 调用sum_till_MAX的准备工作.

主要完成的就是stack.c:51行,把0函数参数传进来(代码是图2).

图2

执行完步骤1此时的栈如下，因为程序执行的时候都是逻辑地址，所以栈地址就假设开始为0x8fff0000开始

Address Content Expain

0x8fff0000 0x0 $esp指向这里

0x8ffefffc ??? 内容random

0x8ffefff8 ??? 内容random

0x8ffefff4 ??? 内容random

0x8ffefff0 ??? 内容random

0x8ffeffec ??? 内容random

0x8ffeffe8 ??? 内容random

0x8ffeffe4 ??? 内容random

0x8ffeffe0 ??? 内容random

图3 步骤1完成之后栈的内容

注意：如果函数是多参数的，那么参数的入栈顺序是从右向左入栈，such as

int sum(int a, int b, int c)

这个函数的入栈顺序是push c =>push b=> push a这个做的原因可能是函数执行可变参数的原因吧

步骤2 main函数调用call sum_till_MAX这个函数首先把eip压栈,eip就是程序的执行的下一个地址，此时的stack如图4

Address Content Expain

0x8fff0000 0x0 push 0

0x8ffefffc 0x0804858d 寄存器eip esp指向这里

0x8ffefff8 ??? 内容random

0x8ffefff4 ??? 内容random

0x8ffefff0 ??? 内容random

0x8ffeffec ??? 内容random

0x8ffeffe8 ??? 内容random

0x8ffeffe4 ??? 内容random

0x8ffeffe0 ??? 内容random

图4步骤2完毕stack情况

下面进入到sum_till_MAX函数

sum_till_MAX的反汇编代码如下:

图5sum_till_MAX函数汇编代码

步骤1 push %ebp把调用sum_till_MAX函数的ebp进行压栈，恢复上一层栈帧的时候使用，此时栈如下:

Address Content Expain

0x8fff0000 0x0 push 0

0x8ffefffc 0x0804858d 寄存器eip

0x8ffefff8 $ebp 上一个栈帧的栈基址 $esp指向这里

0x8ffefff4 ??? 内容 random

0x8ffefff0 ??? 内容random

0x8ffeffec ??? 内容random

0x8ffeffe8 ??? 内容random

0x8ffeffe4 ??? 内容random

0x8ffeffe0 ??? 内容random

步骤2 mov %esp , %ebp这段代码表示把ebp指向esp也是就是地址0x8ffefff4地址。

步骤3 sub $0x28 , %esp表示把esp指针指向0x8ffefff4-0x28=0x8FFEFFCC,也就是为函数内部开辟新的占空间，是2*16+8=40个字节。

此时栈如下:

Address Content Expain

0x8fff0000 0x0 push 0

0x8ffefffc 0x0804858d 寄存器eip

0x8ffefff8 $ebp 上一个栈帧的栈基址

0x8ffefff4 ??? $ebp指向这里

0x8ffefff0 ??? 内容random

0x8ffeffec ??? 内容random

…

…

…

0x8ffeffcc ??? esp指向这里

步骤4 addl $0x1, 0x8(%ebp)这段代码是把0拿出来(%ebp+0x8),进行++

步骤5 mov 0x8(%ebp), %eax 把变量n放到eax寄存器中

步骤6 mov 0x0 , %edx 把寄存器edx清零

步骤7 mov %eax , -0x10(%ebp)这个是sum =n 把n赋值给sum

步骤21 leave指令为删除栈帧的执行，它执行与1和2相反的处理，以释放以前的栈。

步骤22 ret 为子程序返回指令，将栈中保存的返回地址POP到程序计数寄存器中，将控制权返回给调用者.