我是CPU阿甘， 上次我給大家承諾過，要講一講函數調用的祕密， 這個確實有點複雜， 想透徹的理解機器代碼層面的函數調用不容易。
我也是從無數的指令中悟出這個函數調用的祕密的， 所以慢慢來，不要急。 放鬆心情， 慢慢的品味， 你可能需要多看幾遍才能明白。
但是你一旦理解了，絕對物超所值，因爲你會瞭解到彙編，寄存器，指針，以及他們在一起到底是怎麼工作的。
首先， 一個程序一條一條的指令都的老老實實的放在內存的一個地方，這個地方是Linux老大分配的， 我干涉不了， 但是這些指令都是我打電話給硬盤， 讓他給運輸到內存的。
然後Linux老大就會告訴我程序的入口點， 其實就是第一條指令的存放地址， 我就打電話問內存要這個指令， 取到指令以後就開始執行。這些指令當中無非有這麼幾類：1. 把數據從內存加載我的寄存器裏什麼？ 你不知道啥是寄存器？ 寄存器就是我內部的一個臨時的數據存儲空間了2. 對寄存器的數據進行運算， 例如把兩個寄存器的數加起來3. 把我寄存器的數據再寫到內存裏
但是我一旦遇到像這樣的指令。 "把寄存器ebp的值壓到棧裏去“我就知道好戲要上場了， 函數調用就會開始。
我們這些x86體系的機器有個特點，就是每個函數調用都會創建一個所謂的“幀”
哈哈， 不要被這些術語嚇壞， 其實幀也就是我哥們內存中的一段連續的空間而已。像這樣： 多個函數幀在內存裏排起來， 就像一個先進後出的棧一樣， 不過，這個棧不像我們常見的棧， 棧底在下面。相反，這個棧的棧底在上面， 是從上往下生長的 （或者說是從高地址向低地址生長的）
內存經常向我抱怨： "阿甘，你知道嗎， 每次我看到這個棧， 都有一種真氣逆行的感覺， 半天都調整不過來 "
但內存不知道， 我有一個叫ebp的特殊寄存器， 一直會指向當前函數在一個棧的開始地址。 我還有另外一個特殊寄存器，叫做esp , 他會隨着指令的運行，指向函數幀的最後的地址， 像這樣:現在這個指令來了："把寄存器ebp的值壓到棧裏去“
"把esp的值賦給ebp"你看看， 是不是新的函數幀生成了?只不過現在只有一行數據。 ebp和esp指向同一地址。函數幀的第一行的地址是800， 裏邊的內容是1000， 也就是上個函數幀的地址
注意， 我們每次操作的是4個字節，所以原來esp 的地址是804， 現在變成了800我又問內存要下一條指令："把esp 的值減去24”下面幾條指令是這樣的：“把10放到ebp 減去4的地址” （其實就是796嘛）“把20放到ebp減去8的地址” （其實就是792嘛）
你們知道這是幹什麼嗎？ 我想了好久才明白這是幹嘛， 這其實就是在分配函數的局部變量啊我猜源代碼應該是這樣的：int x = 10;int y = 20;在我看來， x, y 只是變量， 他們叫什麼根本不重要， 重要的是他們的值和地址！下面幾條指令很有意思：" 把地址796作爲數據放到 esp指向的地址“ （其實就是776嘛）" 把地址792作爲數據放到 esp+4指向的地址" （其實就是780嘛）
這又是在幹嘛？
這其實就相當於把 x 的指針 &x和 y 的指針 &y ，放到了特定的地方, 準備着要做什麼事情 ， 可能要調用函數了。
所以，所謂的指針就是地址而已。
我猜程序員寫的代碼應該是這樣：int x = 10;int y = 20;int sum= add(&x, &y); 接下來的指令是這樣：“調用函數 add”我看到這樣的函數就需要特別小心， 因爲我必須要找到 add函數返回以後的那條指令的地址， 把它也壓到棧裏去。int x = 10;int y = 20;int sum = add(&x, &y); printf("the sum is %d\n",sum); 假設這條指令的地址是100
"把esp的值賦給ebp""把寄存器ebx的值壓入棧”你看每個函數的開始指令都是這樣， 我猜這應該是一種約定吧這裏額外把ebx這個寄存器壓入棧， 是因爲ebx可能被上個函數使用， 但是在add函數中也會用 ， 爲了不破壞之前的值， 只有先委屈一下暫時放到內存裏吧。
“把ebp 加12的數據取出來放到 ecx 寄存器” （ebp+12 不就是地址780嘛, 其中存放的是&y的地址）
注意啊， 現在edx的值是796， ecx的值是792 ， 但他們仍然不是真正的數據， 而是指針（地址）！
“把edx 指向的內存地址（796）的數據取出來，放到ebx 寄存器”
“把ecx 指向的內存地址（792）的數據取出來，放到eax寄存器”
此時此刻， 終於取到了真正的值， ebx = 10， eax = 20你暈了沒有? 如果你到此已經暈了， 建議你再讀一遍。 我想源代碼應該非常的簡單，就是這樣：int add(int *xp , int *yp){ int x = *xp; int y = *yp; ....}“把ebx 和 eax 的值加起來，放到 eax寄存器中” 這個指令我最擅長做了。接下來的指令也很關鍵， add 函數已經調用完成， 準備返回了 “把esp 指向的數據彈出的ebx寄存器”“把esp 指向的數據彈出到ebp寄存器”
搞定了，看着很複雜， 其實看透了也挺簡單吧。 函數調用，關鍵就是(1)把參數和返回地址準備好， (2)然後大家都遵循約定， 每次新函數都要建立新的函數幀： "把寄存器ebp的值壓到棧裏去“ "把esp的值賦給ebp"(3) 函數調用完了， 重置 ebp 和esp ，讓他們重新指向調用着的棧幀。
好了，今天就到此爲止 ， 把我也累壞了， 主人又要關機了， 留一個問題吧：
C語言編譯，鏈接以後直接就是機器碼， 那函數調用的操作都是上面講的。 但是對於Python, Ruby 這樣的解釋型語言， 或者對於java 這樣的有虛擬機的語言， 他們的函數調用是什麼樣的？ 和上面講的有什麼關係？
公衆號：碼農翻身“碼農翻身”公衆號由工作15年的前IBM架構師創建，分享編程和職場的經驗教訓。