Stack

スタック

目次

スタックとは

LIFO(Last In First Out)形式でデータを出し入れするデータ領域。
push命令やpop命令でデータの出し入れをし、ESP?レジスタでメモリのアドレスを指定する。

スタックの動作(スタックポインタや一回の出し入れで処理するバイト数など)はセグメントの属性によって変わり、

• スタックポインタ(sp/esp)は、SS?レジスタが指すセグメントのD/Bフラグによる。
• 処理するバイト数(2/4Byte)は、CS?レジスタが指すセグメントのD/Bフラグによる。

32ビット幅のスタックに16ビットの値をpushすると、アライメントが合わなくなり、著しく処理能力が落ちるだけでなく、場合によっては障害になることもある。
例外として、セグメントレジスタをpushした場合は、プロセッサが自動でアライメントを合わせる。

スタックの動き

以下は、32bitモード時の一般的なスタックの動き。
popしても基本的にはデータが消えることはなく、次にpushするときに上書きする。

push 0x89abcdef

定数"0x89abcdef"をpushする。

call _Func

サブルーチン"_Func"をcallする。

ret

サブルーチン"_Func"からretする。

pop x

pushした定数"0x89abcdef"をレジスタ"x"にpopする。

c/c++言語におけるスタックの動き

c言語やc++言語では、引数やローカル変数があり、それらの変数はスタックを利用しています。

int		main( int argc, char **argv )
{
	int		i_a = 1;
	int		i_b = 2;
	i_a = Func( i_b );		//i_aに入れる意味は特にない。
}

int		Func( int i_value )
{
	int		i = 2;
	char	ch = 5;
	short	sh = 3;
	return i_value + i + ch + sh;		//全部足して返すだけ。
}

このcソースをアセンブラに直すと、次のような感じになります。多分。
gccは少し勝手が違いました。

_main:
	pushl	%ebp				#ebpをスタックに格納
	movl	%esp,		%ebp		#espの値をebpにコピー。

	subl	$8,		%esp		#ローカル変数のバイト数分espの値を引く
	movl	$1,		-4(%ebp)	#ローカル変数:i_aを1で初期化
	movl	$2,		-8(%ebp)	#ローカル変数:i_bを2で初期化

	pushl	-8(%ebp)			#ローカル変数:i_bを引数としてスタックに格納
	call	_Func				#関数:Func()を呼び出す。
	movl	%eax,		-4(%ebp)	#関数;Func()の戻り値を引数:i_aに格納

	movl	%ebp,		%esp		#espを復元
	popl	%ebp				#スタックからebpを復元
	ret

_Func:
	pushl	%ebp				#ebpをスタックに格納
	movl	%esp,		%ebp		#espの値をebpにコピー。

	subl	$12,		%esp		#ローカル変数のバイト数分espの値を引く
	movl	$2,		-4(%ebp)	#ローカル変数:iを2で初期化
	movl	$5,		-8(%ebp)	#ローカル変数:chを5で初期化
	movl	$3,		-12(%ebp)	#ローカル変数:shを3で初期化

	movl	8(%ebp),	%eax		#引数:i_valueをeaxに格納
	addl	-4(%ebp),	%eax		#ローカル変数:iをeaxに加算
	addl	-8(%ebp),	%eax		#ローカル変数:chをeaxに加算
	addl	-12(%ebp),	%eax		#ローカル変数:shをeaxに加算

	movl	%ebp,		%esp		#espを復元
	popl	%ebp				#スタックからebpを復元
	ret					#戻り値はeaxで返す。

main関数実行～Func関数の途中まで

1. pushl %ebp
2. movl %esp, %ebp
3. subl $8, %esp
4. pushl -8(%ebp)
5. call _Func
6. pushl %ebp
7. movl %esp, %ebp
8. subl $12, %esp

Func関数の途中からFunc関数のreturnまで

1. movl %ebp, %esp
2. popl %ebp
3. ret

まとめ

c言語やc++言語では、
espを、callやret、ebpの基準に使い、
ebpを、引数やローカル変数の基準に使います。

ebpより上に引数が、
ebpより下にローカル変数があります。