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函数调用

前言

　　本来打算在写完 数组、结构体、指针 等之后再写函数调用的， 因为函数调用会牵扯到这些东西， 但是我觉得那样做的话总会露出点意犹未尽的马脚， 所以还是先简单地分析一下函数调用吧， 之后再不断的完善函数调用这个大家伙。

C源程序（double.c）

#include <stdio.h>

int Double(int b)
{
	int c;
	
	c = b + b;
	++b;	// 会影响到 a 吗？
	
	return c;
}

int main()
{
	int a = 1;
	int d = Double(a);

    printf("a:%d d:%d\n", a, d);
    return 0;
}

反汇编

gcc -S double.c

　　gcc -S double.c 默认就是把汇编源代码输出到 double.s 中， 之前一直用 -o 选项是为了避免过多的解释O(∩_∩)O~， double.s 中的内容简化后：

Double:
	pushl	%ebp
	movl	%esp, %ebp
	subl	$16, %esp
	movl	8(%ebp), %eax
	addl	%eax, %eax
	movl	%eax, -4(%ebp)
	addl	$1, 8(%ebp)
	movl	-4(%ebp), %eax
	leave
	ret

main:
	pushl	%ebp
	movl	%esp, %ebp
	andl	$-16, %esp
	subl	$32, %esp
	movl	$1, 28(%esp)
	movl	28(%esp), %eax
	movl	%eax, (%esp)
	call	Double
	movl	%eax, 24(%esp)
	movl	$.LC0, %eax
	movl	24(%esp), %edx
	movl	%edx, 8(%esp)
	movl	28(%esp), %edx
	movl	%edx, 4(%esp)
	movl	%eax, (%esp)
	call	printf
	movl	$0, %eax
	leave
	ret

分析

　　粗体部分是对 Double 函数的一次完整调用。

　　现在从 main 函数中第 1 条粗体指令开始分析：

movl $1, 28(%esp) # a=1
这是给 局部变量 a 赋值 假设栈指针寄存器 esp 现在的值是 8000， 这条指令执行完后栈的情况如右图
movl 28(%esp), %eax movl %eax, (%esp) # (%esp) = a
这两条指令将 a 的值 1 写入了地址为 8000 的内存块（4字节）， 这可能是 b 吧？ 现在还不要妄下结论。
call Double
call 指令的执行，可分为两个步骤： 将 call 指令的下一条指令的地址压栈 将 eip 修改为 Double 的地址 然后就跳转到 Double 处取指令执行了。 假设 call 指令之后的那条 movl %eax, 24(%esp) 的地址是 1000，那么 call 执行后， 栈的情况会变为右图的样子
pushl %ebp movl %esp, %ebp
先将旧的 ebp 压栈，然后把这个时候的 esp 赋值给 ebp， 后面会看到这样做的目地
subl $16, %esp # esp -= 16
Double 的局部变量空间就这么被开拓了（虽然有点浪费）
movl 8(%ebp), %eax addl %eax, %eax movl %eax, -4(%ebp) # c = b + b addl $1, 8(%ebp) # ++b
8(%ebp) 当前刚好表示 8000 内存块， 从这 4 条指令对 8000 内存块的值进行的处理， 我们可以确定 8000 就是参数 b， 而 -4(%ebp) 则是 c。
movl -4(%ebp), %eax # eax = c leave ret
这就是最后的收尾部分了，函数的返回值要存储在累加寄存器 eax 中， leave 等同于以下两条指令： movl %ebp, %esp popl %ebp 与刚进入 Double 时的两条指针首尾呼应。 结果就是局部空间被回收了，ebp 也复原了。 而 ret 则相当于 popl %eip， 程序就继续执行 call 指令之后的指令了。 虽然 Double 函数的局部空间被回收了， 但是其中的值还是保持不变的，一直到之后调用 printf 函数的时候， Double 函数的局部变量以及参数的内容才被覆盖。

整理

　　一步步的分析结束后，再从大粒度上回顾一次 Double 函数：

Double:
	pushl	%ebp				#----------帧指针 ebp 切换
	movl	%esp, %ebp			#---------/
	subl	$16, %esp			#----------开拓局部变量空间
	movl	8(%ebp), %eax		#\
	addl	%eax, %eax			#-\
	movl	%eax, -4(%ebp)		#-C 的操作
	addl	$1, 8(%ebp)			#/
	movl	-4(%ebp), %eax		#-----将返回值保存到 eax 寄存器
	leave						#--------\
	ret							#---------退栈、恢复帧指针、返回

　　其他函数编译为汇编后，指令也可以这样来进行划分。

　　由于 Double 函数太过简单，所以没有出现保护寄存器的指令 （eax 寄存器不需要保护，每个函数都知道它是用来存返回值的， 在函数的最后部分肯定会被修改），复杂的函数会在函数的最前面 pushl 将被修改的寄存器，而在 ret 之前 popl 寄存器以恢复原来的值。

小结

　　通过对 Double 函数的分析， 我们注意到 ebp 跟 esp 的作用类似， 函数中经常也通过 ebp + 偏移 的方式来访问 参数 和 局部变量， 现在可以向大家承诺了：esp 或 ebp 加偏移就是 局部变量最后的表现形式。 关于 帧指针寄存器 ebp 后面会再出一篇来进行分析。

　　同时我们也可以明显地看出值传递的过程： 调用前将 a 复制到 b（值拷贝，它们分别是不同的内存块）， 函数调用完后 b 直接被忽略了，也不会再拷贝回 a， 所以虽然我在 Double 中 ++b 了，而 a 的值仍然为 1。 程序的运行结果如下：

[lqy@localhost temp]$ gcc -o double double.c
[lqy@localhost temp]$ ./double
a:1 d:2
[lqy@localhost temp]$ 

　　下一篇中再继续讨论值传递。

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