2.10堆栈相关指令

2.10 堆栈相关指令本节必须掌握的知识点：本节介绍堆栈相关的知识，在介绍之前，我们回顾一下DTDebug.exe界面，首先打开DTDebug.exe软件,将飞鸽软件拖到DTDebug.exe软件中，如图2-10-1所示，DTDebug.exe界面包括汇编窗口、寄存器窗口、内存窗口、堆栈窗口，本节主要介绍堆栈窗口和寄存器窗口中的两个寄存器，这两个寄存器分别为ESP、EBP。

2.10.1【堆栈知识点】我们知道每个应用程序都有独立的4GB内存空间，是不是当前运行的应用程序拥有的4GB内存空间都可以使用哪？当然不是，虽然说名义上有4GB内存空间，但是在你真正要用某一块内存时，一定要向操作系统申请，换句话说你要告诉操作系统，我们把这个过程称为内存申请。

不同的语言，在申请内存时写法是不同的，但他们的本质是相同的，都是申请内存。

至于怎么申请，怎么实现，由于我们当前的进度还没有介绍到C语言，所以就不介绍了。

堆栈就是一块内存，操作系统启动时已经分配好的供程序使用的。

在这里说明一下，本节介绍的堆栈与数据结构中的堆栈无关。

为什么要有堆栈？堆栈是程序执行过程中必须使用的一块内存，任何一个程序需要用到的关键数据、临时数据等，都会在堆栈中一定的体现，我们可以把堆栈看成程序的心脏。

看图2-10-1堆栈窗口中的内存，都是已经向操作系统申请过的。

那么我们怎么知道申请了多少堆栈哪？看图2-10-1寄存器窗口中有FS位，它对应的数据是0x00272000,在DTDebug.exe软件中找到命令窗口，输入dd 0x00272000,如图2-10-2所示：点击键盘上的Enter键，如图2-10-3所示：在内存窗口中，内存地址0x00272004对应的数据是0x001A0000 (Top of thread's stack)，内存地址0x00272008对应的数据是0x0019D000 (Bottom of thread's stack)。

这就是操作系统为我们分配的堆栈地址，从0x0019D000到0x001A0000，堆栈窗口中的内存地址就在这个范围的。

不同的系统分配的大小会有差异。

由于堆栈是操作系统专门给程序用的，程序在执行过程中必须使用堆栈，所以它又可以看做是一块特殊的内存。

堆栈窗口中的内存地址是从高内存地址到低内存地址用的，也就是从内存地址0x001A0000开始使用到内存地址0x0019D000结束，如果用完了，就会报错，提示堆栈溢出。

那我们怎么知道当前程序堆栈使用到哪里了？比如图2-10-3汇编窗口中，当前程序停在了0x77068E34,我们看寄存器窗口中，ESP寄存器存储的数据为0x0019FFF0,则0x0019FFF0为当前程序堆栈使用到的地方。

那么从内存地址0x001A0000到内存地址0x0019FFF0都已经被使用过了如图2-10-4所示：为什么是ESP寄存器哪？为什么不是别的寄存器？在之前我们介绍过，32位汇编中8个通用寄存器都有各自的用途，ESP为栈指针，用于指向栈的栈顶，也就是说当前使用到的存储数据的内存地址。

有指向栈顶的指针，肯定有指向栈底的指针，那就是ESB寄存器，ESP 为帧指针，指向当前活动记录的底部。

我们知道了堆栈的知识，那我们该怎么使用堆栈哪？接下来介绍堆栈的使用2.10.2【堆栈的使用】我们当前程序执行到某个阶段时，中间会产生大量的数据，而这些数据将会暂时保存在堆栈中。

如果我们现在要使用堆栈，假如有临时数据0x00000001和临时数据0x00000002，我们怎么能让这些临时数据暂时保存在堆栈中哪？如图2-10-4寄存器窗口中ESP存储的当前数据为0x0019FFF0,说明堆栈已经使用到了内存地址为0x0019FFF0,临时数据只能存储在内存地址0x0019FFEC往上的地方。

知道存储在哪了，接下来就是写汇编指令将临时数据保存在堆栈中了。

我们可以用已经学过的指令：第一步：输入指令，如图2-10-5所示：MOV DWORD PTR DS:[0x0019FFEC],0x00000001MOV DWORD PTR DS:[0x0019FFE8],0x00000002第二步：按F8执行，并观察如图2-10-6、2-10-7所示。

两次按F8执行后，临时数据0x00000001和临时数据0x00000002都已经暂时存储在了堆栈中。

但ESP寄存器存储的数据并没有发生变化，这时我们要告诉堆栈当前已经使用到内存地址为0x0019FFE8的地方，若不告诉堆栈，则下一次再存储数据时可能会覆盖掉之前存储的临时数据，那么该如何告诉堆栈哪？第一步：输入指令，如图2-10-8所示：SUB ESP,4SUB ESP,4因为向堆栈中写入了2次数据且堆栈中的数据是从高地址到低地址，所以将esp的值减少8个字节，也可写成SUB ESP,8。

第二步：按F8执行并观察ESP寄存器存储的数据变化及堆栈窗口的变化，如图2-10-9、2-10-10所示：图2-10-9堆栈窗口中的黑色定位光标显示在了内存地址0x0019FFEC中，而ESP存储的数据为0x0019FFEC，说明堆栈已经记录了数据0x00000001。

我们接着按F8观察。

图2-10-10堆栈窗口中的黑色定位光标显示在了内存地址0x0019FFE8中，而ESP存储的数据为0x0019FFE8，说明堆栈已经记录了数据0x00000002。

我们以后再使用数据时，可以先提升栈顶，再存入数据。

比如再向堆栈中存入临时数据0x33333333，我们先提升栈顶, 在输入数据。

第一步：先提升栈顶，如图2-10-11，ESP存储的数据为0x0019FFE8。

SUB ESP,4第二步：按F8执行并观察数据变化如图2-10-12所示。

图2-10-12堆栈窗口中的黑色定位光标显示在了内存地址0x0019FFE4中，而ESP存储的数据为0x0019FFE4，说明堆栈已经提升了。

第三步：向堆栈中写入数据，如图2-10-13所示，当前ESP存储的数据为0x0019FFE4,内存地址0x0019FFE4存储的数据为0x00000000。

MOV DWORD PTR SS:[ESP],0x33333333第四步：按F8执行并观察数据变化，如图2-10-14。

图2-10-14寄存器窗口中ESP存储的数据为0x0019FFE4，内存地址0x0019FFE4存储的数据为0x33333333。

假如我们存储的临时数据0x00000001、0x00000002和0x33333333，使用后不需要再用，那我们该如何释放被临时数据占用的内存哪？由于我们使用的内存地址总是栈顶指针ESP 的相对位置，所以我们只要修改ESP的值，就可以将这一块内存释放出来供下次使用，所以用完这3个临时数据后，我们恢复原来的堆栈。

第一步：由于是存放了3个临时数据，输入指令,如图2-10-15所示。

ADD ESP,4ADD ESP,4ADD ESP,4或者ADD ESP,0xC图2-10-15中，ESP存储的数据为0x0019FFE4，当前栈顶为内存地址0x0019FFE4。

第二步：按F8单步执行并观察堆栈窗口中黑色光标区域栈顶的变动，如图2-10-16所示。

图2-10-16中，堆栈窗口中的黑色定位光标区域为内存地址0x0019FFF0,寄存器窗口中ESP存储的数据为0x0019FFF0，所以成功恢复到一开始没有存储临时数据的内存地址。

大家肯定看到图2-10-16中我们存储的临时数据还存在，这里我们已经恢复了栈顶，至于之前存储的临时数据对我们来说毫无影响了，下次存储临时数据时可以直接覆盖，对我们调试程序没有影响。

【拓展：我们在使用C语言或其他语言时，为什么要给局部变量赋初始值，原因就在这，如果没有初始化，只是申请变量空间，那么这里面的值就会影响我们的结果。

】以上我们是用基础指令来演示堆栈变化，汇编语言还给我们提供了一些简化指令。

【PUSH指令】PUSH指令它的功能是：1、向堆栈中压入数据2、修改栈顶指针ESP寄存器的值PUSH 指令的格式：PUSH r32PUSH r16PUSH m16PUSH m32PUSH imm我们push立即数的时候，默认为4个字节，这里不能使用8位寄存器或者内存。

例：我们动手做实验，输入以下指令，如图2-10-17所示：PUSH 0x33333333第二步：按F8执行并观察数据变化，如图2-10-18所示。

看图2-10-18寄存器窗口ESP存储的数据为0x0019FFEC,堆栈窗口中黑色定位光标区域为内存地址0x0019FFEC，为当前栈顶，内存地址0x0019FFEC存储的数据正是我们压入的数据0x33333333，所以可以总结出，PUSH 0x33333333这条指令相当于：1、MOV DWORD PTR SS:[ESP],0x333333332、SUB ESP,0x33333333学汇编我们不要记汇编的格式，要真正掌握它的工作原理，当我们能用其他的指令实现相同的功能才能真正学会了汇编。

接下来我们学习另一个堆栈指令，我们记住它的功能，并能用其他指令代替，才能算掌握。

【POP指令】POP指令功能：1、将栈顶数据存储到寄存器/内存2、修改栈顶指针ESP寄存器的值POP指令格式：POP r32POP r16POP m16POP m32POP指令是将栈顶指针指向的数据取出，所以必须要有一个容器去接收POP指令弹出来的值，所以POP 后面不能是立即数例：我们动手做实验，输入以下指令，如图2-10-19所示，当前ESP存储的数据为0x009FFF0，内存地址0x009FFF0存储的数据为0x11111111，也是栈顶：POP ECX第二步：按F8执行后观察数据变化，如图2-10-20所示：看图2-10-20寄存器窗口中，ESP存储的数据为0x0019FFF4,堆栈窗口中黑色定位光标区域为内存地址0x0019FFF4，为当前栈顶，ECX存储的数据正是我们取出的数据0x11111111，所以可以总结出，POP这条指令相当于：1、MOV DWORD PTR SS:[ESP]2、ADD ESP,4总结：PUSH、POP是堆栈相关的指令，PUSH表示将数据压入堆栈中，同时栈顶提升相应宽度的字节，POP表示将栈顶的数据取出来放到某个容器里，同时栈顶减少相应宽度的字节。

练习：1、使用3种方式实现：PUSH ECX2、使用3种方式实现：POP ECX3、使用3种方式实现：PUSH ESP4、使用3种方式实现：POP ESP。