本節我們重點討論棧指標esp和幀指標ebp，圍繞這兩個重要的暫存器，推導出函式棧幀結構。閱讀本文之前補充乙個概念：棧幀 每個函式的棧稱為一幀，也就是該函式的棧幀。函式棧的基位址（ebp）稱為棧幀指標，訪問函式中的引數或區域性變數，都是通過ebp加上偏移量來獲得。
一：壓棧和出棧的操作本質
上一節我們了解到push和pop是彙編中壓棧和出棧的指令。棧這個東東，當某個程式執行時，會劃分乙個塊固定大小的區域（儲存器對映），而棧就屬於這個區域的一部分。要了解出入棧首先要了解棧的結構：
位址 棧中內容
最大位址
資料(棧底)
…………
0x108
資料30x104
資料20x100
%esp資料1(棧頂)
%fc新%esp資料0
（新棧頂）
從上圖看出，棧的增長方向是向下的。棧有個最大位址，這個位址成為棧底，也是儲存棧裡面儲存第乙個元素的位置，隨著入棧個數增加，棧頂的位址不斷減小。
esp暫存器就是專門用來儲存棧頂位址的。在彙編中，%esp讀出棧頂位址，（%esp）就能讀出棧頂裡的數值。如上圖所示，如果再進行一次入棧push操作時，那麼棧頂%esp就跳到位址0xfc（0x100-4）處，新壓的資料也會存在這個位址上。如果上圖不執行push，而是直接執行pop出棧時，esp將儲存位址0x104。
push和pop這兩個彙編操作指令，是可以用基本的彙編操作代替的，事實上，push和pop在彙編中對應的操作是：
push %ebp：subl$4, %esp
movl %ebp, (%esp)
pop %eax：movl (%esp), %eax
addl $4, %esp
在分析上面彙編**之前再複習一下，%eax直接獲取裡面的值，（%eax）類似c指標『*』間接定址操作，是取出%eax裡的值作為位址來看，再根據這個位址找到相應位置，並取出其中的值。
還以上圖為例。先來看push壓棧，壓棧是增加棧的元素，由於有新的資料（ebp裡的值為資料0，具體什麼值先不關心）要入棧，而棧又是向下生長的，因此需要將存有棧頂位址資訊的esp進行調整，具體操作是將esp減4，得到增長後的下乙個棧頂位址，subl$4, %esp操作使得esp的值從0x100跳變到0xfc，實現了棧頂的生長；接著是賦值，我們需要把ebp裡的值傳送到新的棧頂指向的空間中去（位址0xfc代表的空間），完成入棧。語句movl %ebp, (%esp)比較好理解，就是把ebp裡的值，通過「（）」對棧指標進行間接引用，傳送到位址0xfc的空間裡面去，esp是棧指標（叫棧頂指標更好理解）。
為啥%esp要加括號？如果不加括號，棧指標所存的位址資料將被破壞，本來跳變好了新棧頂位址0xfc，會因為你的乙個不加括號的語句而使棧指標%esp被覆蓋成%ebp的值（資料0）。而加了括號，則會做間接定址操作，通過%esp，找到位址為0xfc的空間（也就是新的棧頂空間），並把資料0成功傳送進去。
一旦你理解了上面冗長的廢話，再理解pop就很簡單了，出棧無非就是把操作反過來。比如剛才push完了，我們再執行pop %eax，就是要把棧頂元素的值彈出來，傳送到%eax中去，然後棧頂更新狀態。那麼movl (%esp), %eax語句就是將當前棧頂裡的值（資料0），傳送到eax中去；而addl $4, %esp就是更新棧指標，把位址值加回去（從0xfc變回0x100）。
這裡有個細節問題，關於出棧，有沒有發現，只有資料出和棧頂更新，並沒有資料刪除操作。也就是說，剛才連續執行了push %ebp和pop %eax後，棧指標指向的是0x100位址，棧頂的值是資料1。那麼位址0xfc裡存的什麼呢？答案當然是資料0，因為沒有任何語句刪除它，所以才會出現有時候你除錯c語言程式，指標越界訪問後，會讀出一些已經失效函式裡面的臨時變數值，就是這個原因。
用彙編語句理解出棧入棧，對於接下來的函式棧空間的理解是至關重要的。
二：函式呼叫的棧幀結構
在我看來，從某種意義上說，c語言就是個函式巢狀語言，從乙個主函式開始，內部生出幾個子函式，每個子函式下面還有更細的子函式，有時父子函式之間還會出現遞迴巢狀呼叫，在加上迴圈和條件判斷，如此複雜的操作，編譯器是怎麼翻譯成彙編來實現的？這依賴於簡單實用的棧幀結構，這裡我們引用網上的乙個火圖：
說句老實話，本來這個圖並不是那麼難理解的，無論函式巢狀有多複雜，總有個先後吧？這個幀那個幀不就是根據呼叫的先後排列順序的，先呼叫的函式，其棧幀結構就整體先入棧，後呼叫的函式就**棧，那麼棧頂所代表的函式幀（當前幀），就是當前正在呼叫的函式，所需要的資料對映，解釋完畢。
言歸正傳。要理解%ebp，首先還是要複習一下上面講的間接引用，搞清楚暫存器所存值的概念。暫存器裡存的值本質上就是數值，關鍵是我們如何看待它的意義，就比如棧指標%esp，叫它棧指標是因為它一般來說存的都是某個空間的位址，這是編譯器的習慣分配。如果你是做編譯器的，完全可以用%esp當成%eax或者其他什麼暫存器來臨時存放一下其他數值，再把位址賦回值給它，如果不嫌麻煩的話。因此類似棧幀結構的這些知識，其實是編譯器事先定義好的對暫存器的使用規則，記住，暫存器裡的值我們要怎麼理解，那是由編譯器說了算的。
為了簡單好理解，我們討論最簡單的函式巢狀，假如函式grand呼叫函式father，而father呼叫函式son，father的棧幀就是上圖所說的「呼叫者的幀」，而son就是「當前幀」，grand自然就包含在「較早的幀」之中。father有1~n，n個變數要作為引數傳給son。從上圖能明顯看出，n個引數是倒著排列的，這是由棧結構決定。在引數傳遞中，son（1,2,3，…，n）**順序，在棧幀結構上是位址由小增大排列的。引數下面是返回位址，這個返回位址，其實就是father函式自己的位址，同時也是father函式棧幀的末尾（注意和棧頂或者棧底概念完全無關）。
好，回過頭來看，那麼引數n以上的省略號是什麼呢？其實，son函式棧幀的「引數構造區域」，和father的引數1~n是一回事，也許裡面放著的是引數1~m，用於son來呼叫孫子函式時用，因此引數n上面的省略號，就是father函式被儲存的暫存器、本地變數和臨時變數，再往上就是father函式自己的「被儲存的%ebp」。
再往上呢？就進入grand函式的棧幀結構（較早的棧幀），往上第乙個一定也是「返回位址」，其實就是grand函式執行完father後應該繼續執行的**的位址。
說到這裡可能你覺得還好，按照呼叫順序，函式的棧幀結構維護得很清楚。可以想象，當某個函式要呼叫其他函式呼叫時，先通過一系列壓棧操作，在棧裡面備份函式自身的本地臨時變數，還有傳遞給子函式的引數變數資訊，最後壓上函式自個兒的位址，完事，下面的空間就留給子函式玩了。
這裡問題就來了，cpu如何區分不同的棧幀？如何搞清楚棧裡面哪部分是子函式哪部分是父函式？棧指標%esp只知道自己現在在哪玩，對於具體玩的是哪個函式的內容，那是一頭霧水啊。於是我們有必要解開%ebp面紗了。
三：神秘的%ebp
%ebp叫幀指標，相信熟悉c指標的朋友看到名字時，對%ebp的工作原理就基本明白個七八分了。沒錯，既然叫幀指標，那就是用來存放各幀首位址的指標。
設想，當father函式要呼叫son函式時，需要對棧幀資訊進行修改和維護，如何在son函式執行完後讓cpu順利的找到father的棧幀位址並成功返回呢？這就要在呼叫son之前做好充分的準備工作。比如，father棧幀有自己的幀首，在father函式執行時，%ebp就儲存了這個幀首的位址值，或者說%ebp正指向幀首。當呼叫子函式son時，%ebp就會儲存son的幀首位址，為了讓son在返回時能夠順利更新%ebp，使得幀指標順利指回到father的幀來，有必要在%ebp指向son幀首的同時，更改幀首空間內所儲存的值為father幀首位址，也就是son的所謂「儲存的%ebp」，或者說舊的%ebp值，父函式呼叫時%ebp的值。
這裡感覺很繞的同學，一定是指標基礎還不夠紮實。來區分下乙個概念，乙個儲存單元空間，有兩個屬性：1、cpu訪問這個儲存單元需要依賴的位址值；2、這個儲存單元所儲存的數值，空間位址值和空間內儲存的數值，區分這兩個值是理解指標概念的基礎。現在討論函式的幀，每個幀都幀首，幀首作為儲存單元空間，當然有標識自己的空間位址，同時空間裡存了乙個數值。棧幀結構恰恰巧妙的利用了這種概念，讓%ebp始終儲存當前呼叫函式的幀首位址，而當前幀首內又儲存著父函式的幀首位址，以此類推，每乙個當前呼叫函式的幀首內都保留著父函式的幀首位址，函式執行完成時都能順利更新棧指標%ebp的值，一直可以推到main函式的幀首，通過棧指標%ebp的修改和被儲存，就能確保棧幀結構的訪問順利進行，是不是很奇妙？
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