C++ 函數呼叫堆疊幀深度解析：參數傳遞、現場保護與恢復

函數呼叫核心流程

函數呼叫的完整過程包含四個關鍵階段：參數入棧 → 函數跳轉 → 保護現場 → 恢復現場。編譯器利用三個專用暫存器管理執行流程：

• EIP (Instruction Pointer)：指令指標，指向下一條將執行指令的位址。
• EBP (Base Pointer)：基址指標，指向當前棧幀底部（棧底），作為區域變數與參數存取的基準。
• ESP (Stack Pointer)：棧指標，指向當前棧頂，隨資料壓入/彈出動態變化。

實戰範例逐步拆解

假設呼叫 g_func(1, 2, 3)，對應組合語言指令流程如下：

階段 1：參數入棧（從右向左）

push 3    ; 參數 3
push 2    ; 參數 2
push 1    ; 參數 1

此時 ESP 指向棧頂，記憶體依序儲存 1, 2, 3。呼叫慣例採用右向左壓棧，便於支援可變參數函數（如 printf）。

階段 2：函數跳轉

call 0x00401005   ; 呼叫跳轉指令
; 0x00401005 處為 jmp g_func 實際入口 0x00401030

call 指令隱含執行：將下一條指令位址（返回位址）壓入棧，再跳轉。此例中返回位址為 0x00401093（add 指令）。

階段 3：保護現場（建立新棧幀）

push ebp          ; 保存呼叫者 EBP
mov  ebp, esp     ; 設定新棧幀基址
sub  esp, 0x48    ; 配置區域變數空間（含 0x40 位元組間隔 + 2 個 int 區域變數 8 位元組）
push ebx          ; 保存被呼叫者需保留的暫存器
push esi
push edi

關鍵細節：

• sub esp, 0x48 中的 0x40 (64 bytes) 為固定間隔區，隔離呼叫者與被呼叫者棧區；剩餘 8 bytes 供區域變數 x, y 使用。
• ebx, esi, edi 為被呼叫者保存暫存器，呼叫慣例要求被呼叫者保持不變。

此時棧記憶體佈局（由高位址到低位址）

[呼叫者區域變數...]
[參數 1][參數 2][參數 3]   ← 呼叫者壓入
[返回位址 0x00401093]       ← call 隱含壓入
[舊 EBP]                   ← push ebp
[區域變數 x][區域變數 y]    ← sub esp 配置
[間隔區 64 bytes]
[舊 EBX][舊 ESI][舊 EDI]    ← 被呼叫者保存
          ↑
         ESP (當前棧頂)
         EBP (當前棧底)

現場恢復與返回

pop  edi          ; 還原暫存器
pop  esi
pop  ebx
mov  esp, ebp     ; 釋放區域變數空間
pop  ebp          ; 還原呼叫者 EBP
ret               ; 彈出返回位址跳轉，等價於 pop eip

ret 指令從棧頂取出返回位址載入 EIP，控制權回到呼叫者。呼叫者隨後執行 add esp, 0xC 清理參數空間（__cdecl 慣例由呼叫者清棧）。

關鍵暫存器角色總結

圖示說明