OD: Register, Stack Frame, Function Reference

几个重要的 Win32 寄存器

EIP 指令寄存器（Extended Instruction Pointer）

　　　　存放一个指针，指向下一条等待执行的指令地址

ESP 栈指针寄存器（Extended Stack Pointer）

　　　　存放一个指针，指向系统栈最上面栈帧的栈顶

EBP 基址指针寄存器（Extended Base Pointer）

　　　　存放一个指针，指向系统栈最上面栈帧的底部

函数栈帧

　　　　ESP 与 EBP 之间的空间为当前函数的栈帧。函数栈帧一般包含：局部变量，栈帧状态值（前栈帧的底部），返回地址。

　　　　ESP 所指的栈帧顶部与系统栈的栈顶是同一个位置，但 EBP 与系统栈的栈底不是同一个概念。

函数调用约定

　　　　不同 OS，不同语言，不同 Compiler 对函数调用细节有所不同，包括传参方式，参数入栈顺序，函数返回时恢复栈平衡的操作在子函数执行还是母函数执行。

　　　　C 语言中函数调用约定声明（__cdecl，__fastcall，__stdcall）就是对参数入栈顺序（左→右 / 右→左）的声明。

　　　　VC 默认使用 __stdcall 调用约定，进行函数调用时参数入栈顺序为右→左。

ECX 寄存器

　　　　Windows 平台中，C++ 类的 this 指针一般由 ECX 传递；但如果用 GCC 编译则这个指针会作为最后一个参数压入栈中。

函数调用步骤

　　　　1 参数入栈

　　　　2 返回地址入栈：当前代码区调用指令的下一条指令地址入栈

　　　　3 代码区跳转：跳到被调用函数的入口处

　　　　4 栈帧调整

　　　　　　　　(1) 保存状态：EBP 入栈

　　　　　　　　(2) 栈帧切换：ESP 装入 EBP，更新栈帧底部

　　　　　　　　(3) 对新栈帧分配空间：将 ESP 减去所需空间大小，抬高栈顶

;对于 __stdcall 调用约定，函数调用时的指令大致如下
1                ；调用前
 push 参数n      ；右→左依次入栈
 push 参数n-
 ...
 push 参数1      ；假设有 n 个参数
 call  函数地址  ；call 指令完成：1.当前指令位置入栈(保存返回地址); 2.地址跳转
 push ebp       ；保存旧栈帧底部
 move ebp,esp   ；设置新栈帧底部（栈帧切换）
 sub esp,xxx    ；设置新栈帧顶部

函数回溯步骤

　　　　1 保存返回值（通常保存在 EAX 中）

　　　　2 弹出当前栈帧，恢复上一栈帧

　　　　　　　　(1) 在堆栈平衡基础上，给 ESP 加上栈帧大小，降低栈顶，回收当前栈帧空间

　　　　　　　　(2) 将当前栈帧底部保存的前栈帧 EBP 弹入 EBP，收复上一栈帧

　　　　　　　　(3) 将函数返回地址弹给 EIP

　　　　3 跳转到母函数中继续执行

; 以 C 语言和 Win32 平台为例，函数返回时相关指令如下
1 add    esp, xxx            ; 回收栈帧空间
 pop    ebp                 ; 将上一帧栈底部位置恢复到 ebp
 rtn                        ; 弹出当前栈顶元素（返回地址）并跳转到弹出的地址执行

补充寄存器相关要点

8086 CPU 有 14 个 16 位寄存器，分为以下几类：

一、通用寄存器

数据寄存器：

　　累加寄存器：accumulator，AX：AH AL，常用于运算中存放操作数，所有的 IO 指令都使用累加寄存器与外界交换数据。

　　基址寄存器：base，BX：BH BL，常用于地址索引。

　　计数寄存器：count，CX：CH CL，常用于保存计数值，移位、循环和串处理中常用作默认计数器。

　　数据寄存器：data，DX：DH DL，常用于数据传递。

指针寄存器：

　　堆栈指针寄存器：SP，与 SS 配合使用，指向目前的堆栈地址。

　　基址指针寄存器：BP，可用作 SS 的一个相对基址位置。

变址寄存器：

　　源变址寄存器：SI，Source Index，可用来存放相对 DS 段之源变址指针。

　　目的变址寄存器：DI，Destination Index，可用来存放相对 ES 段之目的变址指针。

二、指令寄存器 IP

　　IP 指向的是指令地址的段内地址偏移量，又称偏移地址（Offset Address）或有效地址（Effective Address）。

三、标志寄存器

　　8086 有一个 16 位的标志寄存器 FR（Flag Register，又称为程序状态字 PSW，Program Status Word），FR 中有意义的有 9 位（6 个状态位，3 个控制位）。

四、段寄存器

　　CS，Code Segment，代码段寄存器。

　　DS，Data Segment。通常 DS 固定，而 CS 可以根据需要修改，

　　SS，Stack Segment。

　　ES，Extra Segment，附加段寄存器。

　　FS，指向当前活动线程的 TEB（线程环境块） 结构，FS 的基址不是 0，其在用户态和内核态的基址也不同。后续篇章中有用 FS 来得到 kernel32.dll 的装载基址的例子。

　　GS。FS、GS 根据一般供操作系统使用，用于一些特殊内存区域的定位。