Question

一个高级语言程序由一或多个子程序组成，这些都是用户子程序。对应的二进制程序由用户子程序、被用户程序调用的库例程、和被链接器链接的其他子程序 (给编译器提供运行时支持) 组成。一个程序的二进制代码一般格式见图 3-1 所示。该程序的启动是通过调用编译器启动子程序建立它的运行环境；随后是用户主程序，它调用被链接器链接的库例程；并且在程序终止之前是由一系列编译器子程序恢复机器状态而完成。

启动代码

用户程序 (包括库子程序)

出口代码

图 3-1: 二进制程序的一般格式

例如，一个“hello world”C 程序，用 Borland Turbo C v2.01 编译以后，有超过 25 个不同的子程序。启动代码调用多达 16 个不同的子程序来建立编译器的环境。用户的主程序是由一个子过程组成。这个子过程调用 printf() 子过程，进而调用多达 8 个不同的子程序来显示格式化的字符串。最后，出口代码调用 3 个子程序恢复环境并且退回 DOS。这个程序的代码构架样本见图 3-2 所示。

helloc	proc far
	mov dx,DGROUP	; dx == GROUP segment adr
	mov cs:DGROUP@@,dx
	; save several vectors and install default divide by zero handler
	call SaveVectors
	; calculate environment size, determine amount of memory needed,
	; check size of the stack, return to DOS memory allocated in excess,
	; set far heap and program stack, reset uninitialized data area,
	; install floating point emulator
	push cs
	call ds:[__emu1st]
	; prepare main arguments
	call _setargv@
	call _setenvp@
	; initialize window sizes
	call ds:[__crt1st]
	; invoke main(argc,argv,envp)
	push word ptr environ@
	push word ptr _argv@
	push word ptr _argc@
	call main@	; user's main() program
	; flush and close streams and files
	push ax
	call exit@
helloc	endp

图 3-2: 一个“hello world”程序的代码构架

在一个二进制程序中，子程序是用它们的入口地址来标识的；子程序序没有与之关联的名称，而且在对这些子程序所定义和使用的寄存器做数据流分析之前，我们并不知道某个子程序是一个子过程还是一个函数。我们说，调用另一个子程序的子程序是 调用者 (caller)，而被调用的子程序是 被调用者 (callee)。

3.1.1 栈框架

每一个子程序在运行时期间都关联一个栈框架。栈框架是参数、局部变量和返回地址 (调用者子程序中的地址) 的集合，如图 3-3 所示。在栈框架中参数表现子程序的一次特定调用的实际参数：在二进制文件中没有储存子程序形式参数的有关信息。栈标记(stack mark) 表示调用者里的返回地址 (以便在被调用者完成以后把控制传递给调用者)，而调用者的框架指针 (在 Intel 体系结构中是寄存器 bp) 是在栈框架里面各偏移量的参照点。局部变量表现当子程序取得控制以后由它分配的空间；只有对于活动的 (即，未终止的) 子程序来说这个空间才是可用的。

图 3-3: 栈框架

当框架指针 (即寄存器 bp) 已经被设置以后，从框架指针起的正偏移存取参数和栈标记，而负偏移存取局部变量。在与栈架框有关的图中使用如下约定：在 Intel 体系结构里，栈从高内存向下往低内存增长。

栈框架也可能包含其它域，如图 3-4 所示。这些域不被所有语言或所有编译器使用的 [ASU86a]。返回值域在一些语言中给被调用者使用，以便函数返回数值给调用者；为了效率，更多地是在寄存器中返回这些数值。控制链指向调用者的栈框架，而存取链指向一个正在关闭的子程序的栈框架，其中保存它可以存取的非局部数据。