汇编语言:基于x86处理器-学习笔记-第八章

《汇编语言：基于x86处理器（原书第7版）》
第八章学习笔记

堆栈帧

《汇编语言：基于x86处理器（原书第7版）》 Page 227

堆栈帧 (stack frame)（或活动记录 (activation record)）是一块堆栈保留区域，用于存放被传递的实际参数、子程序的返回值、局部变量以及被保存的寄存器。堆栈帧的创建步骤如下所示：

1. 被传递的实际参数。如果有，则压入堆栈。
2. 当子程序被调用时，使该子程序的返回值压入堆栈。
3. 子程序开始执行时，EBP 被压入堆栈。
4. 设置 EBP 等于 ESP。从这时开始，EBP 就变成了该子程序所有参数的引用基址。
5. 如果有局部变量，修改 ESP 以便在堆栈中为这些变量预留空间。
6. 如果需要保存寄存器，就将它们压入堆栈。

• ESP 用于寻址堆栈（一种系统内存结构）数据。它极少用于一般算术运算和数据传输，通常被称为扩展堆栈指针 (extended stack pointer) 寄存器。
• 高级语言通过 EBP 来引用堆栈中的函数参数和局部变量。除了高级编程，它不用于一般算术运算和数据传输。它常常被称为扩展帧指针 (extended frame pointer) 寄存器。

程序内存模式和对参数传递规则的选择直接影响到堆栈帧的结构。

学习用堆栈传递参数有个好理由：几乎所有的高级语言都会用到它们。比如如果想要在 32 位 Windows 应用程序接口（API）中调用函数，就必须用堆栈传递参数。而 64 位程序可以使用另一种不同的参数传递规则。

访问堆栈参数

高级语言有多种方式来对函数调用的参数进行初始化和访问。以 C 和 C++ 语言为例，它们以保存 EBP 寄存器并使该寄存器指向栈顶的语句为开始 (prologue)。然后，根据实际情况，它们可以把某些寄存器入栈，以便在函数返回时恢复这些寄存器的值。在函数结尾 (epilogue) 部分，恢复 EBP 寄存器，并用 RET 指令返回调用者。

ENTER 指令

ENTER 指令为被调用过程自动创建堆栈帧。它为局部变量保留堆栈空间，把 EBP 入栈。具体来说，它执行三个操作：

• 把 EBP 入栈（push EBP）
• 把 EBP 设置为堆栈帧的基址（mov EBP, ESP）
• 为局部变量保留空间（sub ESP, numbytes）

ENTER有两个操作数：第一个是常数，定义为局部变量保存的堆栈空间字节数；第二个定义了过程的词法嵌套级。
$$
ENTER \space \space numbytes, \space nestinglevel
$$
这两个操作数都是立即数。Numbytes 总是向上舍入为 4 的倍数，以便 ESP 对齐双字边界。Nestinglevel 确定了从主调过程堆栈帧复制到当前帧的堆栈帧指针的个数。

示例

ENTER 指令为局部变量保留了 8 个字节的堆栈空间：

MySub PROC
    enter 8, 0

它与如下指令等效：

MySub PROC
    push  ebp
    mov   ebp, esp
    sub   esp, 8

下图为执行 ENTER 指令前后的堆栈示意图。

LEAVE 指令

LEAVE 指令结束一个过程的堆栈帧。它反转了之前的 ENTER 指令操作：恢复了过程被调用时 ESP 和 EBP 的值。再次以 MySub 过程为例，现在可以编码如下：

MySub PROC
    enter 8,0
    .
    .
    leave
    ret
MySub ENDP

下面是与之等效的指令序列，其功能是在堆栈中保存和删除 8 个字节的局部变量：

MySub PROC
    push  ebp
    mov   ebp, esp
    sub   esp, 8
    .
    .
    mov   esp, ebp
    pop   ebp
    ret
MySub ENDP

LOCAL 指令

不难想象，Microsoft 创建 LOCAL 伪指令是作为 ENTER 指令的高级替补。

LOCAL 声明一个或多个变量名，并定义其大小属性。（另一方面，ENTER 则只为局部变量保留一块未命名的堆栈空间。）如果要使用 LOCAL 伪指令，它必须紧跟在 PROC 伪指令的后面。其语法如下所示：

$$
LOCAL \space \space varlist
$$
$varlist$ 是变量定义列表，用逗号分隔表项，可选为跨越多行。每个变量定义采用如下格式：
$$
label: \space type
$$
其中，标号可以为任意有效标识符，类型既可以是标准类型（WORD、DWORD等），也可以是用户定义类型。

示例

BubbleSort PROC
    LOCAL temp: DWORD, SwapFlag: BYTE