Was sind die Vor- und Nachteile der Verwendung von Stapelrahmen für verschachtelte Funktionsaufrufe?

2 Wie erstelle ich einen Stapelrahmen?

Um einen Stapelrahmen zu erstellen, muss eine Funktion drei Schritte ausführen: 1) Schieben Sie die Absenderadresse auf den Stapel, 2) Schieben Sie den Basiszeiger auf den Stapel und kopieren Sie den Stapelzeiger auf den Basiszeiger und 3) Subtrahieren Sie die Größe der lokalen Variablen vom Stapelzeiger. Der erste Schritt wird in der Regel von der aufrufenden Funktion mithilfe der aufruflichen Anweisung ausgeführt, die die Adresse der nächsten Anweisung auf den Stapel schiebt und zur aufgerufenen Funktion springt. Der zweite und dritte Schritt werden in der Regel von der aufgerufenen Funktion mithilfe des Prologs ausgeführt, bei dem es sich um eine Abfolge von Anweisungen am Anfang der Funktion handelt.

3 Wie greife ich auf Daten in einem Stack-Frame zu?

Um auf Daten in einem Stapelrahmen zuzugreifen, kann eine Funktion den Basiszeiger und einen Offset verwenden, um auf die Parameter, die lokalen Variablen und die gespeicherten Register zuzugreifen. Wenn eine Funktion beispielsweise über zwei Parameter und zwei lokale Variablen mit einer Größe von jeweils 8 Byte verfügt, sieht das Stack-Frame-Layout wie folgt aus:

| Adresse | Inhalt |

|---------|---------|

| rbp + 16 | Parameter 2 |

| rbp + 8 | Parameter 1 |

| rbp | Gespeicherter rbp |

| rbp - 8 | lokal 1 |

| rbp - 16 | Lokal 2 |

| RSP | ... |

Um auf Parameter 1 zuzugreifen, kann die Funktion die Anweisung mov rax, [rbp + 8]. Um auf Local 2 zuzugreifen, kann die Funktion die Anweisung mov rax, [rbp - 16].

5 Wie gehe ich mit verschachtelten Funktionsaufrufen um?

Um verschachtelte Funktionsaufrufe zu verarbeiten, muss eine Funktion die gleichen Schritte wie oben ausführen, aber auch alle Register, die sie verwendet oder ändert, speichern und wiederherstellen. Dies liegt daran, dass die Register von allen Funktionen gemeinsam genutzt werden und ein verschachtelter Funktionsaufruf die Werte der von der aufrufenden Funktion verwendeten Register überschreiben kann. Wenn beispielsweise eine Funktion f eine Funktion g aufruft, die eine Funktion h aufruft, würde der Stapel- und Registerzustand wie folgt aussehen:

| Adresse | Inhalt |

|---------|---------|

| UVP + 8 | Rücksendeadresse von F |

| RSP | Gespeicherte RPP von f |

| UVP - 8 | Lokale Variable von f |

| UVP - 16 | Geretteter Rax von F |

| UVP - 24 | Rücksendeadresse von G |

| UVP - 32 | Gespeicherte Rbp von g |

| UVP - 40 | Lokale Variable von g |

| UVP - 48 | Gespeicherter RBX von G |

| UVP - 56 | Rücksendeadresse von H |

| UVP - 64 | Gespeicherte RPP von H |

| UVP - 72 | Lokale Variable von h |

Die Funktion h muss rbp und rax speichern und wiederherstellen, da sie von g und f verwendet werden. Die Funktion g muss rbp und rbx speichern und wiederherstellen, da sie von f und h verwendet werden. Die Funktion f muss rbp und rax speichern und wiederherstellen, da sie von g und h verwendet werden.

6 Was sind die Vor- und Nachteile der Verwendung von Stapelrahmen?

Die Verwendung von Stack-Frames für verschachtelte Funktionsaufrufe hat sowohl Vor- als auch Nachteile. Es vereinfacht den Datenzugriff und den Kontrollfluss von Funktionen, da jede Funktion über einen eigenen Speicherplatz auf dem Stapel verfügt, und unterstützt Rekursions- und Debugging-Tools. Es verbraucht jedoch Speicherplatz, der begrenzt sein kann oder überläuft, führt zu Overhead in Bezug auf Anweisungen und Zyklen und kann Sicherheitslücken verursachen.