[从零构建操作系统]08 函数调用时栈的底层行为解析

第一步：在kernel_init里安家（黄色区域）

代码位置： 右上角 kernel_init 函数开头

栈图对应： 左侧黄色的 “局部变量和数据”

1. sub $0x10, %esp

   • 动作：也就是把栈顶指针esp往下拉 16 个字节，给kernel_init这个函数划出一块地盘（栈帧）。

2. movl $0x1, -0x4(%ebp)

   • 动作：把数值1放入ebp往下 4 字节的地方。

   • 对应：这就是代码里的int a = 1。图中黄色区域的a=1就存在这。

3. movl $0x2, -0x8(%ebp)

   • 动作：把数值2放入ebp往下 8 字节的地方。

   • 对应：这就是代码里的int b = 2。图中黄色区域的b=2就存在这。

第二步：准备调用test，打包行李（橙色区域）

代码位置： 右上角 call 指令上面的两行 push

栈图对应： 左侧橙色的 “参数传递”

这里有一个关键知识点：C语言函数参数入栈顺序是从右往左。

我们要调用的是 test(a, b)，所以先压 b，再压 a。

1. push -0x8(%ebp)(对应代码push b)

   • 动作：把变量b（也就是2）压入栈中。

   • 对应：图中橙色区域上方的“参数：b”。

2. push -0x4(%ebp)(对应代码push a)

   • 动作：把变量a（也就是1）压入栈中。

   • 对应：图中橙色区域下方的“参数：a”。

注意：此时栈顶（esp）已经指到了“参数 a”的位置。

第三步：跳过去执行（蓝色区域）

代码位置： 右上角 10033: call 1000c <test>

栈图对应： 左侧蓝色的 “返回地址”

1. call ...

   • 动作：CPU要去别的地方执行代码了，但它得记得回来之后该从哪接着干。所以 CPU 会自动把“下一条指令的地址”（也就是add $0x8, %esp这一行的地址）压入栈。

   • 对应：图中蓝色的“返回地址”。此时esp指向这里（图中标注的esp1）。

第四步：进入test函数，建立新家（绿色区域）

代码位置： 右下角 test 函数的开头

栈图对应： 左侧绿色的 “之前ebp”

1. push %ebp(test函数的第一行代码)

   • 动作：test函数说：“我也要用ebp来定位我的地盘，但我不能把kernel_init的ebp弄丢了。” 所以先把kernel_init的ebp值压入栈保存起来。

   • 对应：图中绿色的“之前的ebp”。

2. mov %esp, %ebp

   • 动作：把当前的栈顶位置赋值给ebp。

   • 对应：此时ebp和esp都指向了绿色格子的最下沿（图中标注的ebp / esp2）。

终极解密：为什么要这么折腾？

请看右下角test函数如何取参数：

现在的ebp指向绿色的“之前ebp”。

• 往上（高地址）走 4 个字节，是蓝色的“返回地址”。

• 再往上走 4 个字节（+8），就是橙色的“参数 a”！

• 再往上走 4 个字节（+12或0xc），就是橙色的“参数 b”！

对照右下角代码：

• mov 0x8(%ebp), %edx-> 取出了a

• mov 0xc(%ebp), %eax-> 取出了b

总结

这张图画的就是：

1. 黄色：调用者自己存的私房钱（局部变量）。

2. 橙色：调用者打包给被调用者的礼物（参数）。

3. 蓝色：回家的路标（返回地址）。

4. 绿色：被调用者用来定位的基准桩（旧 ebp）。

被调用者（test）站在绿色的位置，往回伸手（ebp + 偏移），就能拿到别人传给它的参数。

补充：x86编译器对各字段的分类