第四章 函数的工作原理
1、函数的组成部分
函数主要由以下几个成分组成：函数名、函数参数、局部变量、静态变量、全局变量、返回地址、返回值
（1）函数参数及几个变量：这是在逻辑上对函数的涉及到的数据进行规划，实际上当前运行的指令只能通过直接、间接、立即数三种方式访问数据。
（2）返回地址：在汇编语言中，实际上是某个指令的地址，即IP寄存器、程序段标号等存储或代表的地址。
（3）返回值：程序只能有一个返回值，具体表现为该返回值：存储在某个寄存器中，存储在某个内存单元中。
2、C调用约定的汇编语言函数
1、关于栈
在内存的具体实现中，“栈底”位于“高地址”区域，“栈顶”位于“低地址”区域，其中%ess为栈的段基址，%esp为栈顶指针（注意：栈顶非空）。当进行“压栈”操作时，%esp的值由大到小变化；当进行“弹栈”操作时，%esp的值由小到大变化。
同时，由于当前机器为32 位机，因此，每次%esp都会跨过4 byte。
2、关于如何调用函数
C约定的汇编调用实际上是利用“栈”暂存信息：被调用函数的地址、被调用函数的参数、调用函数的地址。当前执行的程序调用某个函数时，进行如下操作：
（0）为了防止寄存器中的数据被破坏，在进入“被调用函数”之前，需要在当前执行的函数中，将所有寄存器的值压栈保存。待返回当前函数时，再重新加载这些值，即常说的“恢复现场”。
（1）逆序将被调用函数的“参数”压栈：如函数fun(para 1, para 2, para 3, para 4,....)，则para 4最先入栈，para 1最后入栈。此时栈顶元素为para 1。
（2）将当前的IP地址压栈：该地址为返回地址，当被调用函数结束执行后，利用ret（return的缩写）指令，返回到调用函数
（3）将当前%ebp（基址指针寄存器）值压栈
（4）movl %esp , %ebp：此时，正如“基址指针寄存器”表明的，可以通过%ebp来根据“基址寻址”方式对“被调用函数”中的局部变量进行访问。如：-8(%ebp)，在x86架构中，采用%ebp进行基址寻址较使用其他寄存器快。
（5）修改%esp值，为“被调用函数”开辟栈空间，存储局部变量——可以得到被调函数的局部变量空间的范围为：%ebp~%esp。
1#示例：演示进入被调函数的代码 2#说明： 1、被调函数的参数保存在数据域的item标签下，此处为索引，实际情况不会这样 3# 2、被调函数的标签为called_func 4.section .data 5 item: .long 1, 2, 3 #使用long类型，是为了配合%esp每次移动都为4 byte，否则需要做其他处理 6 #函数即为：called_func(1,2,3) 7.section .text 8.globl _start 9_start: #（0）保存“上下文环境” 10 pushl %eax #假设"调用函数"只涉及到%eax和%ebx的使用 11 pushl %ebx 12 movl 3, %ebx 13 #（1）对参数进行逆序压栈，此处采用“索引寻址” 14load_data: subl 1,%ebx #将函数参数压入栈中 15 pushl item(,%ebx,4) 16 cmpl 0,%ebx 17 jne load_data 18 19 #（2）将当前函数的指令地址压入栈中，并跳转 20 call called_func 21called_func: pushl %ebp #（3）暂存%ebp的值于栈中 22 movl %esp , %ebp #（4）改变%ebp的值 23 subl 8,%ebp #（5）为“被调函数”开辟2个字的空间，存储局部变量 24 25 #如果需要对“局部变量”进行访问，则利用%ebp进行“基址访址”形式即可 26 movl $2, -4(%ebp) 27 ...... 28 ...... 29 #使用下面的指令，返回到“调用函数”中
以上即为进入一个“被调用函数”需要做的准备工作。当退出“被调函数”时，需要做如下工作：
（1）将返回值存入%eax中
（2）清除“被调函数”栈内数据
（3）返回“调用函数”。从“被调函数”返回的代码如下：
1movl %ebp, %esp 2popl %ebp 3ret
3、对于寄存器
在进入“被调函数”前，一定要将当前的寄存器值暂存在栈中，从而保证“被调函数”有充足的寄存器可以使用。如果要在“被调函数”保存寄存器，则破坏了函数之间的封闭性。调用函数和被调函数之间，一定只能通过全局变量、被调函数的参数进行通信，否则，将不易于程序的管理。
3、程序1：
1#目的：本程序计算2^3+5^2 2#程序所有内容存入寄存器中，数据段无数据 3#变量说明：%eax存储函数power的计算结果，并作为返回值，返回给“调用函数” 4 5.section .data 6.section .text 7.globl _start 8_start: #计算第一个加数 9 pushl $3 #压入第二个参数，指数 10 pushl $2 #压入第一个参数，底数 11 call power #调用函数 12 13 addl $8, %esp #清空“被调函数”存储局部变量的栈空间 14 pushl %eax #将第一个结果压入栈中 15 16 #计算第二加数 17 pushl $2 18 pushl $5 19 call power 20 21 addl $8, %esp #清空“被调函数”的栈空间 22 popl %ebx #将第一个结果弹栈，存入%ebx中。第二个结果已经存入%eax中 23 24 addl %eax, %ebx #两个结果相加，作为返回给系统的状态之，存储在%ebx中 25 26 movl $1, %eax #调用中断，退出程序 27 int 0x80 28 29#目的：计算一个整数的幂 30#输入：参数1：底数a 31# 参数2：幂b 32#输出：a^b 33#注意：指数为不小于1的整数 34#变量：%ebx：存底数 35# %ecx：存指数 36# -4(%ebp)：存当前结果 37# %eax：临时存储 38.type power, @function 39power: pushl %ebp #暂存%ebp的值于栈中 40 movl %esp, %ebp #将%ebp指向局部变量存储区域的开始 41 subl $4, %esp #开辟局部不变量存储区域 42 43 #从栈中获取参数，注意4(%ebp)存储“调用函数”的地址 44 movl 8(%ebp), %ebx #底数 45 movl 12(%ebp), %ecx #指数 46 movl %ebx, -4(%ebp) #存储结果，注意：由于栈空间是从“高地址”区域向“低地址”区域移动 47power_loop_start: cmpl $1, %ecx #如果是1次方，则结束循环乘法 48 je end_power 49 50 movl -4(%ebp), %eax 51 imull %ebx, %eax # %eax = %eax * %ebx 52 movl %eax, -4(%ebp) #存回栈中 53 54 decl %ecx #指数递减 55 jmp power_loop_start 56end_power: movl -4(%ebp), %eax 57 movl %ebp, %esp 58 popl %ebp 59 ret
说明：
1、由于返回给程序的状态码需不大于255，所以计算的结果不能过大
2、.type power, @function指令告诉连接器：将符号power作为函数处理。
4、递归函数——程序2
问题背景：计算某个整数的阶乘。由于每个函数都有自己的“栈帧”，所以当函数调用自己的时候，使用局部数据空间不会互相干扰。
1#目标：计算某个给定数字的阶乘。程序将使用递归思想 2#变量：%ebx作为临时变量 3.section .data 4.section .text 5.globl _start 6.globl factorial #通过该项，可将该函数共享给其他程序调用 7 8_start : pushl $4 #需要计算阶乘的整数 9 call factorial #调用函数，计算阶乘 10 addl $4, %esp #清空“被调函数”开辟的存储局部变量的空间 11 movl %eax, %ebx #将存储在%eax中的factiorial的返回值，作为状态字存储在%ebx中 12 13 movl $1, %eax 14 int 0x080 15#此为实际的函数定义 16.type factorial, @funciton 17factorial: pushl %ebp #初始化局部存储空间 18 movl %esp, %ebp 19 20 movl 8(%ebp), %eax #4(%ebp)存返回地址，8(%ebp)存第一个参数，即某个整数 21 22 cmpl $1, %eax #为1，则退出阶乘的计算 23 je end_factorial 24 25 decl %eax #大于1，则递归调用该函数 26 27 pushl %eax #与上面的指令——pushl $4相呼应 28 call factorial 29 30 #核心计算代码 31 movl 8(%ebp), %ebx 32 imull %ebx, %eax #%ebx存储上一次运算的结果，%eax存储当前整数， 33end_factorial: movl %ebp, %esp 34 popl %ebp 35 ret
程序说明：
.type指令告诉链接器factorial为一个函数。