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C语言函数调用栈
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栈溢出（stack overflow）是最常见的二进制漏洞，在介绍栈溢出之前，我们首先需要了解函数调用栈。 函数调用栈是一块连续的用来保存函数运行状态的内存区域，调用函数（caller）和被调用函数（callee）根据调用关系堆叠起来。栈在内存区域中从高地址向低地址生长。 每个函数在栈上都有自己的栈帧，用来存放局部变量、函数参数等信息。当caller调用callee时，callee对应的栈帧就会被开辟，当调用结束返回caller时，callee对应的栈帧就会被销毁。
下图展示了栈帧的结构。在32位程序中，寄存器ebp指向栈帧的底部，用来存储当前栈帧的基址，在函数运行过程中不变，可以用来索引函数参数和局部变量的位置。寄存器esp指向栈帧的顶部，当栈生长时，esp的值减少（向低地址生长）。寄存器eip用于存储下一条指令的地址。在64位程序中，三个寄存器分别为rbp、rsp和rip。
当函数调用发生时，首先需要保存caller的状态，以便函数调用结束后进行恢复，然后创建callee的状态。具体来说： 如果是32位程序，将传给callee的参数按照逆序依次压入caller的栈帧中；如果是64位程序，前6个参数分别通过rdi、rsi、rdx、rcx、r8、r9进行传递，剩余参数从后向前压栈。如果callee不需要参数，则这一步骤省略。 对于64位程序，如果只有2个参数： mov rsi, arg2 mov rdi, arg1对于64位程序，如果有8个参数： push arg8 push arg7 mov r9, arg6 mov r8, arg5 mov rcx, arg4 mov rdx, arg3 mov rsi, arg2 mov rdi, arg1将caller调用callee后的下一条指令的地址压入栈中，作为callee的返回地址，这样，当函数返回后可以正常执行接下来的指令。 将当前ebp寄存器的值压入栈中，这是caller栈帧的基址，将ebp更新为当前的esp。 将callee的局部变量压入栈中。 函数调用结束后，就是上面过程的逆过程，callee栈帧中数据会出栈，恢复到caller栈帧状态。 上面的第1步由caller完成，第2步在caller执行call指令时完成，第3、4步由callee完成。 下面看一个具体的例子，callerStack.c代码如下： // callerStack.c // C语言函数调用栈 # include int func(int arg1, int arg2, int arg3, int arg4, int arg5, int arg6, int arg7, int arg8) { int loc1 = arg1 + 1; int loc2 = arg8 + 8; return loc1 + loc2; } int main(void) { int ret = func(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8); return 0; }用命令gcc -m32 callerStack.c -o callerStack32生成32位程序，用gdb反汇编，得到的结果如下： （这里额外说一下，如果是在64位机器上执行上述命令可能会报错： fatal error: bits/libc-header-start.h: No such file or directory #include ，需要安装multilib库：sudo apt install gcc-multilib） 0x565561dd endbr32 0x565561e1 push ebp ; 将ebp入栈，保存caller的基址，esp -= 4 0x565561e2 mov ebp, esp ; 将ebp更新为当前的esp 0x565561e4 sub esp, 0x10 ; esp -= 0x10 0x565561e7 call __x86.get_pc_thunk.ax ; 没看懂 0x565561ec add eax, 0x2df0 ; 没看懂 0x565561f1 push 8 ; 参数入栈，esp -= 4 0x565561f3 push 7 0x565561f5 push 6 0x565561f7 push 5 0x565561f9 push 4 0x565561fb push 3 0x565561fd push 2 0x565561ff push 1 0x56556201 call func ; 调用func，返回地址入栈 0x56556206 add esp, 0x20 ; 恢复栈顶 0x56556209 mov dword ptr [ebp - 4], eax ; eax存放func的返回值 0x5655620c mov eax, 0 0x56556211 leave 0x56556212 ret 0x565561ad endbr32 0x565561b1 push ebp ; 将ebp入栈，保存caller的基址，esp -= 4 0x565561b2 mov ebp, esp ; ebp更新为当前的esp 0x565561b4 sub esp, 0x10 ; esp -= 0x10 0x565561b7 call __x86.get_pc_thunk.ax ; 没看懂 0x565561bc add eax, 0x2e20 ; 没看懂 0x565561c1 mov eax, dword ptr [ebp + 8] ; 取出arg1（值为1），放入eax中 0x565561c4 add eax, 1 ; arg1 + 1 0x565561c7 mov dword ptr [ebp - 8], eax ; 计算结果（局部变量loc1）放入栈中 0x565561ca mov eax, dword ptr [ebp + 0x24] ; 取出arg8（值为8），放入eax中 0x565561cd add eax, 8 ; arg8 + 8 0x565561d0 mov dword ptr [ebp - 4], eax ; 计算结果（局部变量loc8）放入栈中 0x565561d3 mov edx, dword ptr [ebp - 8] 0x565561d6 mov eax, dword ptr [ebp - 4] 0x565561d9 add eax, edx ; eax = eax (loc8) + edx (loc1)，函数返回值存放在eax中 0x565561db leave ; mov esp, ebp pop ebp 0x565561dc ret ; pop eip以上就是C语言函数的调用过程以及栈的情况，但是我还有几点疑问大家可以记录一下： 为什么在函数刚开始的地方sub esp, 0x10，从后面的代码来看，开辟的空间用于存放局部变量，那为什么不是在局部变量定义的时候将局部变量的值入栈，再移动esp呢？而是一次性先esp -= 0x10，这样不会带来空间的浪费吗？ call __x86.get_pc_thunk.ax是什么意思？ add eax, 0x2e20有什么作用？ |
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