進程的內存布局

如圖：

高地址的一部分空間會分配給內核，稱為內核空間，剩下的內存空間給用戶使用，稱為用戶空間。

用戶空間中有幾個主要的內存區域：

棧：用于維護函數調用的上下文，離開了棧，函數調用就沒法實現，棧通常在用戶空間的最高地址處分配，通常有數兆字節的大小。

堆：堆用來容納程序動態分配的內存區域，程序中malloc或new分配的內存就來自堆里。堆通常存在于棧的下方（低地址方向），在某些時候，堆也可能沒有固定統一的存儲區域，堆一般比棧大很多，可以有百兆甚至幾G的大小。

動態鏈接庫映射區：這個區域用于映射裝載的動態鏈接庫，Linux下如果可執行文件依賴其它共享庫，那系統就會在這個區域分配相應空間，并將共享庫裝入該空間。

可執行文件映像：存儲著可執行文件在內存里的映像，由裝載器在裝載時將可執行文件的內存讀取或映射到這里。

保留區：保留區并不是一個單一的內存區域，而是堆內存中受到保護而禁止訪問的內存區域的總稱，例如在大多數操作系統里，極小的地址通常都是不允許訪問的，如NULL，通常C語言將無效地址賦值為0也是出于這個考慮，因為0地址正常情況下不可能有有效的可訪問數據。

函數調用的棧幀結構

我們都知道函數調用都是以棧幀為單位，機器通常用棧來傳遞函數參數、保存返回地址、保存寄存器（即函數調用的上下文）及存儲本地局部變量等。

一個單獨的棧幀結構如圖所示：

為單個函數調用分配的那部分棧稱為棧幀，棧幀的邊界由兩個指針界定：寄存器%ebp為幀指針，指向當前棧幀的起始處，通常較為固定；寄存器%esp為棧指針，指向當前棧幀的棧頂位置，當程序執行時，棧指針可以移動，因此大多數數據的訪問都是相對于幀指針的。

一次函數調用的棧幀圖如下：

寄存器使用約定

直接看圖：

上圖表達的應該已經很清楚啦，簡單示例解釋一下，函數調用需要傳遞參數時，第一個參數存到%edi里，第二個參數會存到%esi里，如果有返回值會存到%eax里，這里如果是64位的返回值，會使用%rax。

函數的調用約定

這里主要涉及三種約定：

函數參數的傳遞順序和方式：這里可以有很多參數傳遞方式，棧傳遞和寄存器傳遞，函數的調用方將參數壓入棧中，函數自己再從棧中將參數取出，需要規定壓棧的順序，是從左到右，還是從右到左，有的也使用寄存器傳遞，這都需要約定好。

棧的維護方式：在函數將參數壓棧后，函數體會被調用，此后需要將被壓入棧中的參數全部彈出，以使得棧在函數調用前后保持一致，這個彈出的工作可以是由函數的調用方完成還是函數本身來完成需要約定好。

名字修飾策略：為了鏈接的時候對調用約定進行區分，需要對函數本身的名字進行修飾，不同的調用約定有不同的名字修飾策略。一般都是前面加個下劃線。

C語言默認的調用約定是cdecl方式，可以通過__attribute__（（cdecl））標明使用cdecl約定，其實還有其它一些調用約定，如圖：

函數的返回值傳遞

這里有幾種情況：

4字節：當函數返回值是4個字節會通過%eax寄存器作為通道，函數將返回值存儲在%eax中，返回后函數的調用方再讀取%eax。

5-8個字節：通過rax寄存器作為通道。

大于8個字節：以如下代碼舉例：

struct A {// 。..大于8字節 };A func（） {A b;return b;}A x = func（）;

返回值傳遞方式如圖：

調用函數首先在棧上額外開辟一片空間，作為臨時對象（temp）

temp作為隱藏參數傳遞給被調用函數

函數將數據拷貝給temp，同時%eax為指向temp的指針

返回返回后將%eax指向的temp拷貝回被賦予的對象

返回值類型的尺寸太大導致函數返回時，會開辟一段區域作為中介，返回值對象會被拷貝兩次，而C++在有些情況下會做返回值優化，減少拷貝的次數