CPU阿甜：函数挪用的奥秘
我是CPU阿甜， 前次我给各人许诺过，要讲一讲函数挪用的奥秘， 那个确实有点复杂， 想深入的理解机器代码层面的函数挪用不随便。
我也是从无数的指令中悟出那个函数挪用的奥秘的， 所以渐渐来，不要急。 放松心绪， 渐渐的品尝， 你可能需要多看几遍才气大白。
但是你一旦理解了，绝对物超所值，因为你会领会到汇编，存放器，指针，以及他们在一路到底是怎么工做的。
起首， 一个法式一条一条的指令都的老诚恳实的放在内存的一个处所，那个处所是Linux老迈分配的， 我干预不了， 但是那些指令都是我打德律风给硬盘， 让他给运输到内存的。
然后Linux老迈就会告诉我法式的进口点， 其实就是第一条指令的存放地址， 我就打德律风问内存要那个指令， 取到指令以后就起头施行。
那些指令傍边无非有那么几类：
1. 把数据从内存加载我的存放器里
什么？ 你不晓得啥是存放器？ 存放器就是我内部的一个暂时的数据存储空间了
2. 对存放器的数据停止运算， 例如把两个存放器的数加起来
3. 把我存放器的数据再写到内存里
但是我一旦碰着像如许的指令。
"把存放器ebp的值压到栈里往“
我就晓得好戏要上场了， 函数挪用就会起头。
我们那些x86系统的机器有个特征，就是每个函数挪用城市创建一个所谓的“帧”
哈哈， 不要被那些术语吓坏， 其实帧也就是我哥们内存中的一段持续的空间罢了。
像如许：
多个函数帧在内存里排起来， 就像一个先辈后出的栈一样， 不外，那个栈不像我们常见的栈， 栈底鄙人面。
相反，那个栈的栈底在上面， 是从上往下生长的 （或者说是从高地址向低地址生长的）
内存经常向我抱怨： "阿甜，你晓得吗， 每次我看到那个栈， 都有一种实气逆行的觉得， 半天都调整不外来 "
但内存不晓得， 我有一个喊ebp的特殊存放器， 不断会指向当前函数在一个栈的起头地址。
我还有别的一个特殊存放器，喊做esp , 他会跟着指令的运行，指向函数帧的最初的地址， 像如许:
如今那个指令来了：
"把存放器ebp的值压到栈里往“
"把esp的值赋给ebp"
你看看， 是不是新的函数帧生成了?
只不外如今只要一行数据。 ebp和esp指向统一地址。
函数帧的第一行的地址是800， 里边的内容是1000， 也就是上个函数帧的地址
重视， 我们每次操做的是4个字节，所以本来esp 的地址是804， 如今酿成了800
我又问内存要下一条指令：
"把esp 的值减往24”
下面几条指令是如许的：
“把10放到ebp 减往4的地址” （其实就是796嘛）
“把20放到ebp减往8的地址” （其实就是792嘛）
你们晓得那是干什么吗？
我想了良久才大白那是干嘛， 那其实就是在分配函数的部分变量啊
我猜源代码应该是如许的：
int x = 10;
int y = 20;
在我看来， x, y 只是变量， 他们喊什么底子不重要， 重要的是他们的值和地址！
下面几条指令很有意思：
" 把地址796做为数据放到 esp指向的地址“ （其实就是776嘛）
" 把地址792做为数据放到 esp+4指向的地址" （其实就是780嘛）
那又是在干嘛？
那其实就相当于把 x 的指针 x和 y 的指针 y ，放到了特定的处所, 预备着要做什么工作 ， 可能要挪用函数了。
所以，所谓的指针就是地址罢了。
我猜法式员写的代码应该是如许：
int x = 10;
int y = 20;
int sum= add(x, y);
接下来的指令是如许：
“挪用函数 add”
我看到如许的函数就需要特殊小心， 因为我必需要找到 add函数返回以后的那条指令的地址， 把它也压到栈里往。
int x = 10;
int y = 20;
int sum = add(x, y);
printf("the sum is %d\n",sum); 假设那条指令的地址是100
重视啊， 把函数挪用完毕的以后的返回地址100压进栈以后， esp 也发作改变了， 指向了772的位置
我会找到函数Add 的指令，陆续施行
"把存放器ebp的值压到栈里往“
"把esp的值赋给ebp"
"把存放器ebx的值压进栈”
你看每个函数的起头指令都是如许， 我猜那应该是一种约定吧
那里额外把ebx那个存放器压进栈， 是因为ebx可能被上个函数利用， 但是在add函数中也会用 ， 为了不毁坏之前的值， 只要先委屈一下暂时放到内存里吧。
接下来的指令是：
“把ebp 加8的数据取出来放到 edx 存放器” （ebp+8 不就是地址776嘛， 此中存放的是x的地址， 那就是取参数了）
“把ebp 加12的数据取出来放到 ecx 存放器” （ebp+12 不就是地址780嘛, 此中存放的是y的地址）
重视啊， 如今edx的值是796， ecx的值是792 ， 但他们仍然不是实正的数据， 而是指针（地址）！
“把edx 指向的内存地址（796）的数据取出来，放到ebx 存放器”
“把ecx 指向的内存地址（792）的数据取出来，放到eax存放器”
此时此刻， 末于取到了实正的值， ebx = 10， eax = 20
你晕了没有?
假设你到此已经晕了， 定见你再读一遍。
我想源代码应该十分的简单，就是如许：
int add(int *xp , int *yp){
int x = *xp;
int y = *yp;
“把ebx 和 eax 的值加起来，放到 eax存放器中”
那个指令我最擅长做了。
接下来的指令也很关键， add 函数已经挪用完成， 预备返回了
“把esp 指向的数据弹出的ebx存放器”
“把esp 指向的数据弹出到ebp存放器”
你看add 函数帧已经消逝了， 或者换句话说， add 函数帧的数据还在内存里， 只是我们不在关心了！
接下来的指令十分的关键：
"返回"
我就会取出阿谁返回地址， 也就是 100， 往那里找指令接着施行
其实就是那条语句： printf("the sum is %d\n",sum);
问你一个问题， sum的值在那里保留着呢？
对， 是在eax存放器里 ！
搞定了，看着很复杂， 其实看透了也挺简单吧。 函数挪用，关键就是
(1)把参数和返回地址预备好，
(2)然后各人都遵照约定， 每次新函数都要成立新的函数帧：
"把存放器ebp的值压到栈里往“
"把esp的值赋给ebp"
(3) 函数挪用完了， 重置 ebp 和esp ，让他们从头指向挪用着的栈帧。
好了，今天就到此为行 ， 把我也累坏了， 仆人又要关机了， 留一个问题吧：
C语言编译，链接以后间接就是机器码， 那函数挪用的操做都是上面讲的。
但是关于Python, Ruby 如许的阐明型语言， 或者关于java 如许的有虚拟机的语言， 他们的函数挪用是什么样的？ 和上面讲的有什么关系？
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