一个函数在栈上到底是怎样的

函数的调用和栈是分不开的，没有栈就没有函数调用，本节就来讲解函数在栈上是如何被调用的。

栈帧/活动记录

当发生函数调用时，会将函数运行需要的信息全部压入栈中，这常常被称为栈帧（Stack Frame）或活动记录（Activate Record）。活动记录一般包括以下几个方面的内容：

1) 函数的返回地址，也就是函数执行完成后从哪里开始继续执行后面的代码。例如：

int a, b, c;
func(1, 2);
c = a + b;

站在C语言的角度看，func() 函数执行完成后，会继续执行c=a+b;语句，那么返回地址就是该语句在内存中的位置。

注意：C语言代码最终会被编译为机器指令，确切地说，返回地址应该是下一条指令的地址，这里之所以说是下一条C语言语句的地址，仅仅是为了更加直观地说明问题。

2) 参数和局部变量。有些编译器，或者编译器在开启优化选项的情况下，会通过寄存器来传递参数，而不是将参数压入栈中，我们暂时不考虑这种情况。

3) 编译器自动生成的临时数据。例如，当函数返回值的长度较大（比如占用40个字节）时，会先将返回值压入栈中，然后再交给函数调用者。

当返回值的长度较小（char、int、long 等）时，不会被压入栈中，而是先将返回值放入寄存器，再传递给函数调用者。

4) 一些需要保存的寄存器，例如 ebp、ebx、esi、edi 等。之所以要保存寄存器的值，是为了在函数退出时能够恢复到函数调用之前的场景，继续执行上层函数。

下图是一个函数调用的实例：

上图是在Windows下使用VS2010 Debug模式编译时一个函数所使用的栈内存，可以发现，理论上 ebp 寄存器应该指向栈底，但在实际应用中，它却指向了old ebp。

在寄存器名字前面添加“old”，表示函数调用之前该寄存器的值。

当发生函数调用时：

• 实参、返回地址、ebp 寄存器首先入栈；
• 然后再分配一块内存供局部变量、返回值等使用，这块内存一般比较大，足以容纳所有数据，并且会有冗余；
• 最后将其他寄存器的值压入栈中。

需要注意的是，不同编译器在不同编译模式下所产生的函数栈并不完全相同，例如在VS2010下选择Release模式，编译器会进行大量优化，函数栈的样貌荡然无存，不具有教学意义，所以本教程以VS2010 Debug模式为例进行分析。

关于数据的定位

由于 esp 的值会随着数据的入栈而不断变化，要想根据 esp 找到参数、局部变量等数据是比较困难的，所以在实现上是根据 ebp 来定位栈内数据的。ebp 的值是固定的，数据相对 ebp 的偏移也是固定的，ebp 的值加上偏移量就是数据的地址。例如一个函数的定义如下：

void func(int a, int b){
    float f = 28.5;
    int n = 100;
    //TODO:
}

调用形式为：

那么函数的活动记录如下图所示：

这里我们假设两个局部变量挨着，并且第一个变量和 old ebp 也挨着（实际上它们之间有4个字节的空白），如此，第一个参数的地址是 ebp+12，第二个参数的地址是 ebp+8，第一个局部变量的地址是 ebp-4，第二个局部变量的地址是 ebp-8。