C++ 幕后故事（六）——函数，我来调你了！

2024-01-27 12:36:20

在幕后：深入了解 C++ 函数调用的魔法

在日常的编程中，函数调用是一个不可或缺的操作。它可以将代码组织成更具结构性和可重用的模块，让开发者专注于问题的核心逻辑。然而，对于这看似简单的操作，计算机在幕后执行了怎样令人着迷的过程呢？让我们揭开 C++ 函数调用的神秘面纱，探索它的底层机制。

汇编指令：沟通的桥梁

当 C++ 代码被编译成机器代码时，汇编指令就像一个沟通的桥梁，指导计算机如何执行代码。其中，call 指令扮演着关键角色，它将函数的地址压入堆栈，然后让计算机跳转到该地址执行函数代码。这就像给计算机一个「寻路指示」，告诉它去哪里找寻函数的具体实现。

寄存器和堆栈：数据交换的舞台

寄存器和堆栈是计算机内部的数据存储区域。寄存器是快速访问的高速存储器，而堆栈是一个先入后出的数据结构，允许程序在运行时动态分配和释放内存。

在函数调用中，函数的参数被压入堆栈中，就像放入一个临时的存储空间。函数的局部变量也存储在堆栈中。函数执行完毕后，它的返回值被存储在寄存器中，等待被返回给调用方。

函数调用过程：步步揭秘

函数调用的过程可以分解为以下步骤：

函数被调用时，call 指令将函数地址压入堆栈。
计算机跳转到函数地址，开始执行函数代码。
函数参数从堆栈中弹出，并存储在寄存器中。
函数在堆栈中分配局部变量的内存空间。
函数执行完毕，返回值存储在寄存器中。
函数释放堆栈中局部变量的内存空间。
函数将返回值压入堆栈，等待被调用方获取。
计算机返回到函数调用处，继续执行后续代码。

代码示例：亲眼见证

为了更直观地理解函数调用过程，让我们以一段简单的 C++ 代码为例：

int add(int a, int b) {
  return a + b;
}

int main() {
  int result = add(1, 2);
  return 0;
}

这段代码中，add 函数被调用，它接受两个整数参数并返回它们的和。

汇编指令示例：

main:
  push ebp
  mov ebp, esp
  sub esp, 8
  mov eax, 1
  push eax
  mov eax, 2
  push eax
  call add
  add esp, 8
  pop ebp
  ret

add:
  push ebp
  mov ebp, esp
  sub esp, 8
  mov eax, [ebp+8]
  add eax, [ebp+12]
  mov [ebp-4], eax
  add esp, 8
  pop ebp
  ret