文章总结: 文档详解PWN入门中函数调用的栈逻辑。涵盖栈的基本结构及后进先出特性,解析call、leave、ret指令原理。重点对比32位与64位在参数传递及调用约定上的差异,如cdecl约定。深入剖析函数调用与返回时栈帧的建立与销毁过程,包括EBP和ESP指针变化,为二进制安全学习奠定基础。 综合评分: 84 文章分类: 二进制安全,CTF,漏洞分析,逆向分析
PWN入门笔记-函数调用出入栈逻辑
无名氏 无名氏
绿洲安全
2026年1月26日 08:01 北京
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基本栈介绍 ¶
栈是一种典型的后进先出 (Last in First Out) 的数据结构,其操作主要有压栈 (push) 与出栈 (pop) 两种操作,如下图所示(维基百科)。两种操作都操作栈顶,当然,它也有栈底。
高级语言在运行时都会被转换为汇编程序,在汇编程序运行过程中,充分利用了这一数据结构。每个程序在运行时都有虚拟地址空间,其中某一部分就是该程序对应的栈,用于保存函数调用信息和局部变量。此外,常见的操作也是压栈与出栈。需要注意的是,程序的栈是从进程地址空间的高地址向低地址增长的。
EBP为帧基指针, ESP为栈顶指针
调用(call):将当前的指令指针EIP(该指针指向紧接在call指令后的下条指令)压入堆栈,以备返回时能恢复执行下条指令;然后设置EIP指向被调函数代码开始处,以跳转到被调函数的入口地址执行。
离开(leave): 恢复主调函数的栈帧以准备返回。等价于指令序列movl %ebp, %esp(恢复原ESP值,指向被调函数栈帧开始处)和popl %ebp(恢复原ebp的值,即主调函数帧基指针)。
返回(ret):与call指令配合,用于从函数或过程返回。从栈顶弹出返回地址(之前call指令保存的下条指令地址)到EIP寄存器中,程序转到该地址处继续执行(此时ESP指向进入函数时的第一个参数)。若带立即数,ESP再加立即数(丢弃一些在执行call前入栈的参数)。使用该指令前,应使当前栈顶指针所指向位置的内容正好是先前call指令保存的返回地址。
需要注意,32 位和 64 位程序有以下简单的区别
-
x86
-
函数参数
在函数返回地址的上方
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x64
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System V AMD64 ABI (Linux、FreeBSD、macOS 等采用) 中前六个整型或指针参数依次保存在 RDI, RSI, RDX, RCX, R8 和 R9 寄存器中,如果还有更多的参数的话才会保存在栈上。
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内存地址不能大于 0x00007FFFFFFFFFFF,6 个字节长度,否则会抛出异常。
调用约定
cdecl
又称C调用约定,是C/C++编译器默认的函数调用约定。所有非C++成员函数和未使用stdcall或fastcall声明的函数都默认是cdecl方式。函数参数按照从右到左的顺序入栈,函数调用者负责清除栈中的参数,返回值在EAX中。由于每次函数调用都要产生清除(还原)堆栈的代码,故使用cdecl方式编译的程序比使用stdcall方式编译的程序大(后者仅需在被调函数内产生一份清栈代码)。但cdecl调用方式支持可变参数函数(即函数带有可变数目的参数,如printf),且调用时即使实参和形参数目不符也不会导致堆栈错误。对于C函数,cdecl方式的名字修饰约定是在函数名前添加一个下划线;对于C++函数,除非特别使用extern “C”,C++函数使用不同的名字修饰方式。
32位
call = push rip, jmp
函数调用分为以下几个步骤:
参数入栈: 将参数按照调用约定(C 是从右向左)依次压入系统栈中;
然后执行call指令:
返回地址入栈: 将当前代码区调用指令的下一条指令地址压入栈中,供函数返回时继续执行;
代码跳转: 处理器将代码区跳转到被调用函数的入口处;
栈帧调整(这里rip已经进入到被调用的函数里面了):
1.将调用者的ebp压栈处理,保存指向栈底的ebp的地址(方便函数返回之后的现场恢复),此时esp指向新的栈顶位置; push ebp(把ebp地址压栈)
2.将当前栈帧切换到新栈帧(将esp值装入ebp,更新栈帧底部), 这时ebp指向栈顶,而此时栈顶就是old ebp。 mov ebp, esp
3.给新栈帧分配空间 sub esp, XXX
函数返回分为以下几步:
保存被调用函数的返回值到 eax 寄存器中 mov eax, xxx
恢复 esp 同时回收局部变量空间 mov esp, ebp
将上一个栈帧底部位置恢复到 ebp。 pop ebp(把esp地址里面的值赋给ebp)
弹出当前栈顶元素,从栈中取到返回地址,并跳转到该位置 ret
ret: pop eip; esp+4
执行leave之后地址情况:
64位
前6个参数依次存放于 rdi、rsi、rdx、rcx、r8、r9 寄存器中
第7个以后的参数存放于栈中
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