2.3.5 栈管理
栈通过维护自动的进程状态数据来支持程序的执行。例如，如果一个程序的主例程（main routine）调用了a（）函数，a（）又调用了b（）函数，则b（）函数最终会将控制权返回给a（），a（）则会接着将控制权返回给main（）函数，如图2.6所示。
图2.6 栈管理
要做到将程序控制返回到正确的位置，就需要将返回地址的序列存储起来。栈很适合做这项工作，因为动态的LIFO数据结构在内存限制允许的情况下可以支持任意层数的嵌套。当调用一个子例程时，调用例程中的下一条将要执行的指令地址被压入栈中。当被调用的子例程返回时，预先存储的返回地址从栈中弹出，程序的执行点就跳到该指定位置上，如图2.7所示。栈维护的这些信息反映了任何时刻进程的执行状态。
图2.7 调用一个子例程
除了返回地址以外，栈还被用来保存子例程的参数以及局部（或自动）变量。帧（frame）指由函数调用引发的压入栈的数据。当前帧的地址被存储到帧或者基址寄存器中。在x86-32架构上，扩展基址指针（extended base pointer，ebp）寄存器就是用作此目的。帧指针在栈中是一个定点的引用。当调用一个子例程时，调用端函数的帧指针同样被压入栈，这样当被调用子例程退出时，帧指针能被重新恢复。
Intel指令有两种符号，微软使用Intel符号。
mov eax, 4 # Intel Notation
GCC使用AT&T符号
mov $4, %eax # AT&T Notation
这两种指令都把直接数4移动到eax寄存器。例2.4展示了调用foo（MyInt.MyStrPtr）所得的使用Intel符号表示的x86-32反汇编形式。
例2.4 使用Intel符号表示的反汇编
01 void foo(int, char *); //
函数原形
02
03 int main(void) {
04 int MyInt=1; //
栈变量位于 ebp-8
05 char *MyStrPtr="MyString"; //
栈变量位于ebp-4
06 /* ... */
07 foo(MyInt, MyStrPtr); //
调用 foo
函数
08 mov eax, [ebp-4]
09 push eax #
把第2
个参数压入栈
10 mov ecx, [ebp-8]
11 push ecx #
把第1
个参数压入栈
12 call foo #
把返回地址压入栈
13 #
并跳到那个地址
14 add esp, 8
15 /* ... */
16 }
调用由三个步骤组成，如下所示。
1.第二个参数被移到eax寄存器中，接着被压入栈（第8行和第9行）。注意mov指令是如何利用ebp寄存器来引用参数以及栈中的局部变量的。
2.第一个参数被移到ecx寄存器中，接着被压入栈（第10行和第11行）。
3.call指令将一个返回地址（call指令下一条指令的地址）压入栈，然后将控制转移到foo（）函数（第12行）。
指令指针（eip）指向将要执行的下一条指令。当执行连续指令时，它会按照每个指令的大小自动递增，从而使CPU按顺序执行序列中的下一条指令。通常情况下，不能直接修改eip，相反，它必须通过诸如跳转（jump），调用（call）和返回（return）指令间接修改。
当控制返回到返回地址时，栈指针（SP）被递增8个字节（第14行）。（在x86-32中，栈指针被命名为esp，e前缀代表“扩展”，用来区分32位栈指针与16位栈指针）。栈指针指向栈的顶端。栈增长的方向取决于具体架构上的pop和push指令的实现（换言之，取决于对栈指针是递增还是递减操作）。对于很多流行的架构，包括x86、SPARC以及MIPS处理器在内，栈向低地址方向增长。在具有这些架构的机器上，递增栈指针就意味着从栈中弹出数据。
foo（）函数开头。函数开头中包含一个函数调用后所执行的指令。foo（）函数的函数开头如下所示：
1 void foo(int i, char *name) {
2 char LocalChar[24];
3 int LocalInt;
4 push ebp #
保存帧指针
5 mov ebp, esp #
子例程的帧指针被设置为
6 #
当前栈指针.
7 sub esp, 28 #
为局部变量分配空间.
8 /* ... */
push指令将保存有指向调用者栈帧指针的ebp寄存器压入栈。mov指令将函数的帧指针（ebp寄存器）指向当前栈指针。最后，函数在栈上为局部变量分配了总共28个字节的空间（Local Char占24字节，Local Int占4字节）。
函数开头部分执行之后，foo（）的栈帧如表2.2所示。在x86上，栈向内存低地址增长。
foo（）的函数结尾。函数结尾包含将一个函数返回给调用者所执行的指令。下面是从foo（）函数返回的函数结尾：
1 /* ... */ 2 return; 3 mov esp, ebp # 恢复栈指针 4 pop ebp # 恢复帧指针 5 ret # 将返回地址从栈弹出 6 # 并把控制移交给那个位置 7 }
表2.2 函数开头部分执行之后，foo（）的栈帧
这些返回序列可以看成是前面的函数开头的逆序执行形式。mov指令将栈指针（esp）从帧指针（ebp）中恢复。pop指令将调用者的帧指针从栈中恢复。ret指令从栈中弹出调用函数中的返回地址，并且将控制转移到该位置。