进程在内存中的影像

进程在内存中的影像. 
      我们假设现在有一个程序, 它的函数调用顺序如下. 
      main(...) -> func_1(...) -> func_2(...) -> func_3(...) 
      即: 主函数main调用函数func_1; 函数func_1调用函数func_2; 函数func_2调用函数func_3 

      当程序被操作系统调入内存运行, 其相对应的进程在内存中的影像如下图所示. 

        (内存高址) 
        +--------------------------------------+ 
        |             ......                   |  ... 省略了一些我们不需要关心的区 
        +--------------------------------------+ 
        |  env strings (环境变量字串)          | / 
        +--------------------------------------+  / 
        |  argv strings (命令行字串)           |   / 
        +--------------------------------------+    / 
        |  env pointers (环境变量指针)         |    SHELL的环境变量和命令行参数保存区 
        +--------------------------------------+    / 
        |  argv pointers (命令行参数指针)      |   / 
        +--------------------------------------+  / 
        |  argc (命令行参数个数)               | / 
        +--------------------------------------+ 
        |            main 函数的栈帧           | / 
        +--------------------------------------+  / 
        |            func_1 函数的栈帧         |   / 
        +--------------------------------------+    / 
        |            func_2 函数的栈帧         |     / 
        +--------------------------------------+      / 
        |            func_3 函数的栈帧         |      Stack (栈) 
        +......................................+      / 
        |                                      |     / 
                      ......                        / 
        |                                      |   / 
        +......................................+  / 
        |            Heap (堆)                 | / 
        +--------------------------------------+ 
        |        Uninitialised (BSS) data      |  非初始化数据(BSS)区 
        +--------------------------------------+ 
        |        Initialised data              |  初始化数据区 
        +--------------------------------------+ 
        |        Text                          |  文本区 
        +--------------------------------------+ 
        (内存低址) 

        这里需要说明的是: 
        i)   随着函数调用层数的增加, 函数栈帧是一块块地向内存低地址方向延伸的. 
             随着进程中函数调用层数的减少, 即各函数调用的返回, 栈帧会一块块地 
             被遗弃而向内存的高址方向回缩. 
             各函数的栈帧大小随着函数的性质的不同而不等, 由函数的局部变量的数目决定. 
        ii)  进程对内存的动态申请是发生在Heap(堆)里的. 也就是说, 随着系统动态分 
             配给进程的内存数量的增加, Heap(堆)有可能向高址或低址延伸, 依赖于不 
             同CPU的实现. 但一般来说是向内存的高地址方向增长的. 
        iii) 在BSS数据或者Stack(栈)的增长耗尽了系统分配给进程的自由内存的情况下, 
             进程将会被阻塞, 重新被操作系统用更大的内存模块来调度运行. 
             (虽然和exploit没有关系, 但是知道一下还是有好处的) 
        iv)  函数的栈帧里包含了函数的参数(至于被调用函数的参数是放在调用函数的栈 
             帧还是被调用函数栈帧, 则依赖于不同系统的实现), 
             它的局部变量以及恢复调用该函数的函数的栈帧(也就是前一个栈帧)所需要的 
             数据, 其中包含了调用函数的下一条执行指令的地址. 
        v)   非初始化数据(BSS)区用于存放程序的静态变量, 这部分内存都是被初始化为零的. 
             初始化数据区用于存放可执行文件里的初始化数据. 
             这两个区统称为数据区. 
        vi)  Text(文本区)是个只读区, 任何尝试对该区的写操作会导致段违法出错. 文本区 
             是被多个运行该可执行文件的进程所共享的. 文本区存放了程序的代码. 

    2) 函数的栈帧. 
       函数调用时所建立的栈帧包含了下面的信息: 
       i)   函数的返回地址. 返回地址是存放在调用函数的栈帧还是被调用函数的栈帧里, 
            取决于不同系统的实现. 
       ii)  调用函数的栈帧信息, 即栈顶和栈底. 
       iii) 为函数的局部变量分配的空间 
       iv)  为被调用函数的参数分配的空间--取决于不同系统的实现. 

 

返回值如何实现取于编译器和采用的编译规则, 其中并没有通用的标准. 比如要从寄存器返回, 但不同体系的机器,其寄存器是不同的, 无法统一. Stroustrup 说有些系统中c++是解析的, 那么这些c++的解析实现采用的返回方式与编译实现采用的返回方式可能也不同. 所以我们只能讨论范围限制在某种特定机器上的某个编译器上.在这里,我们约定是x86/gcc3 (linux)

当返回值能容纳在一个寄存器中时, 通常都用一个寄存器返回.这是没有问题的. 当返回值足够小能容纳在两个寄存器中, 比如 edx:eax时, 通过这两个寄存器返回. 当要求返回的对象比较大时, 比如 x = foo (), 而 sizeof (x) 比较大, 则调用者将 x 的地址通过栈传递给被调用函数 foo, foo 把返回值写到 x 中. 有点象这样:
将 x = foo (); 
转化为 (void) foobar (&x);

视情况的不同, 调用者在调用前, 也许要为被调用者在堆栈中提供一些空间,供被调用者使用.

再强调一次, 如何返回并不是c的一个组成部分.  c标准是抽象的, 并不关心"实际如何返回". 实际如何祷? 是编译器的事.