笨鳥先飛學(xué)編程系列之三-函數(shù).doc

笨鳥先飛學(xué)編程系列之三 函數(shù)提及“函數(shù)”這個(gè)詞兒，很多人都像我一樣，感覺很恐慌，因?yàn)樗傋屛蚁肫鸫鷶?shù)里講的方方面面。這些對(duì)于像我這樣的笨鳥來說，真的太深?yuàn)W，總是不敢去考慮它，去琢磨它。雖然這里講的跟那個(gè)并非同一個(gè)東西，但不免總是心有余悸。今天要講的東西比較多，我盡量把它講的詳細(xì)明白，但由于本人笨鳥一個(gè)，能力實(shí)在有限，大家多多包涵。先列一下今天要講的目錄：1. 什么是函數(shù)。2. 函數(shù)的定義和使用方法。3. 從調(diào)試中看函數(shù)的調(diào)用機(jī)制。4. 撩開函數(shù)的面紗。5. 結(jié)尾語(yǔ)。好，以上是今天要講的目錄，下面進(jìn)入正題：一、 什么是函數(shù)。函數(shù)，就是完成某個(gè)或者某種固定功能的最小的模塊（總感覺這樣寫不是很嚴(yán)謹(jǐn)）。當(dāng)然，如果我就這樣解釋，相比大家很定會(huì)說我應(yīng)付，說我不負(fù)責(zé)任，所以，這里我多牢騷幾句。在C語(yǔ)言中，默認(rèn)指定的函數(shù)入口點(diǎn)是main函數(shù)，所以，我們?cè)诤芏鄷r(shí)候，只在這個(gè)函數(shù)中寫代碼，但是當(dāng)我們的程序大到一定的程度，這個(gè)函數(shù)未免顯的臺(tái)過臃腫了；而且從方便實(shí)用的角度來說，把所有的功能都寫在main函數(shù)中，看起來很不直觀；而且很多的功能我們可能在別的程序里還能用到，如果我們都在一個(gè)函數(shù)里，那移植起來肯定也很麻煩；從維護(hù)方面來講，這樣很不容易維護(hù)，牽一處則動(dòng)全身。比如下面的代碼：int main()/初始化變量;initcode001;initcode002;initcode003;/開始實(shí)現(xiàn)功能一的代碼gn001:code001;code002;code003;/顯示結(jié)果printf(功能一的執(zhí)行結(jié)果.n請(qǐng)選擇下一個(gè)功能:);scanf(%d,&bl001);switch (bl001)case gn001: goto gn001; break;case gn002:goto gn002; break;case gn003:goto gn003; break;case gn004:goto gn004; break;/ 開始實(shí)現(xiàn)功能二的代碼gn002:/顯示結(jié)果printf(功能二的執(zhí)行結(jié)果.n請(qǐng)選擇下一個(gè)功能:);scanf(%d,&bl001);switch (bl001)case gn001: goto gn001; break;case gn002:goto gn002; break;case gn003:goto gn003; break;case gn004:goto gn004; break;從上面的代碼可以看出，很多的重復(fù)代碼，而且，如果我要在別的程序里使用功能二的代碼，需要認(rèn)真的將代碼提取出來，難免發(fā)生錯(cuò)誤。而且如果這個(gè)程序有70多個(gè)功能那這個(gè)程序就麻煩了。因此，在寫程序的時(shí)候，需要根據(jù)功能來講整個(gè)程序劃分成一個(gè)個(gè)模塊，哪個(gè)模塊有問題，我們就只要對(duì)有問題的模塊修改，整理就可以了。在另外的程序中，需要用到哪個(gè)模塊就將相應(yīng)的模塊移植到指定的程序里，就可以了，而函數(shù)，就是模塊中最小的單位。以后，根據(jù)我們系列的深入，我們會(huì)繼續(xù)講到DLL,LIB等。徹底的將我們的項(xiàng)目工程模塊化。如下面的代碼：#include stdio.h/ 這里聲明一下函數(shù)MaxNum，讓編譯器知道有一個(gè)名字叫MaxNum的函數(shù)，它有三個(gè)整型參數(shù)。int MaxNum(int num001, int num002, int num003);/void main()int num1 = 0, num2 = 0, num3 = 0;int result = 0;scanf(%d,%d,%d, &num1, &num2, &num3);/ 讓用戶輸入任意三個(gè)數(shù)result = MaxNum(num1, num2, num3);/調(diào)用MaxNum 函數(shù)printf(%dn, result);/顯示MaxNum函數(shù)的返回值/下面是函數(shù)定義部分/*/ 函數(shù)名: MaxNum/ 參 數(shù):/ num001:隨便一個(gè)整型數(shù)據(jù)/ num002:隨便一個(gè)整型數(shù)據(jù)/ num003:隨便一個(gè)整型數(shù)據(jù)/ 功 能:/取出三個(gè)參數(shù)中最大的一個(gè)數(shù)并返回。/*/int MaxNum(int num001, int num002, int num003)if (num001 = num002)if (num001 = num003)return num001; elsereturn num003;elseif (num002 = num003)return num002; elsereturn num003;這樣下來，我們的程序就比較規(guī)范了，也方便任務(wù)的分工，寫這個(gè)函數(shù)的人只管這個(gè)函數(shù)功能的實(shí)現(xiàn)，調(diào)用這個(gè)函數(shù)的人只要知道這個(gè)函數(shù)的功能和怎么使用就可以了，不用管這個(gè)函數(shù)功能是怎么實(shí)現(xiàn)的，OK既然知道函數(shù)是什么及為什么要用函數(shù)了，那下面我們進(jìn)入下一節(jié)二、 函數(shù)的定義和使用方法。通過上一小節(jié)的節(jié)的代碼，我相信很多的朋友已經(jīng)知道函數(shù)是怎么聲明并使用的了，這里我再具體的說一下：定義一個(gè)函數(shù)的格式是：返回值類型 函數(shù)調(diào)用方式 函數(shù)名（參數(shù)1, 參數(shù)2）函數(shù)指令;return 返回值;具體的使用例子，大家就看上一小節(jié)中的函數(shù)例子就可以，我偷個(gè)懶，嘿嘿相信，很多的朋友會(huì)問我一些問題：1. 上面的代碼中，那個(gè)MaxNum函數(shù)好像是定義了兩次哎，先是聲明，再是定義，聲明跟定義有什么區(qū)別呀。2. 在上面代碼中函數(shù)的定義好像沒有本節(jié)函數(shù)定義格式中的調(diào)用方式好，第一個(gè)問題呢，我們可以先把聲明的那一條語(yǔ)句刪除掉，然后編譯一下程序，看看，提示什么呢？Compiling.Func.cppE:項(xiàng)目工程測(cè)試?yán)覨unc.cpp(11) : error C2065: MaxNum : undeclared identifierE:項(xiàng)目工程測(cè)試?yán)覨unc.cpp(26) : error C2373: MaxNum : redefinition; different type modifiersError executing cl.exe.Func.exe - 2 error(s), 0 warning(s)好，那我們?cè)侔堰@個(gè)MaxNum函數(shù)的定義部分移到main函數(shù)的前面，再編譯，哈哈沒有問題了。這說明了什么呢？我們程序再執(zhí)行的時(shí)候，先進(jìn)入main函數(shù)，如果我們自定義的函數(shù)再main函數(shù)前面，那編譯器就會(huì)知道，MaxNum是我們自己定義的函數(shù)，如果我們定義的函數(shù)MaxNum在main函數(shù)的后面，編譯器再編譯我們?cè)賛ain函數(shù)調(diào)用的代碼時(shí)由于它不知道我們定義了MaxNum，所以調(diào)用MaxNum的代碼就不能被識(shí)別了。因此，我們應(yīng)該在調(diào)用我們定義的函數(shù)前，先聲明一下，讓編譯器知道我們定義了這么個(gè)函數(shù)，就可以了，當(dāng)然，如果程序很想，我們完全可以把我們定義的函數(shù)放在程序文件的前面，main函數(shù)放在最后，免去聲明的麻煩，但是定義函數(shù)前，先聲明函數(shù)是個(gè)好習(xí)慣，因?yàn)橐院笪覀儗懙某绦蚩赡軙?huì)幾個(gè)程序文件一起編譯關(guān)于第二個(gè)問題，我們看下一節(jié)吧三、 從調(diào)試中看函數(shù)的調(diào)用機(jī)制。我們直接使用上面的程序做例子，Release編譯時(shí)，設(shè)置生成MAP文件，編譯好程序以后，OD打開它，載入MAP文件，當(dāng)然，如果不會(huì)搗鼓的，可以參考MAP文件中的信息：AddressPublics by ValueRva+BaseLib:Object0001:00000000_main00401000 fFunc.obj0001:00000050?MaxNumYAHHHHZ00401050 fFunc.obj0001:00000070_printf00401070 fLIBC:printf.obj0001:000000a1_scanf004010a1 fLIBC:scanf.obj來到我們的main函數(shù)中：00401000 /$ 83EC 0C sub esp, 0C; 申請(qǐng)一塊堆棧，給局部變量預(yù)留空間00401003 |. 33C0 xor eax, eax00401005 |. 8D4C24 04 lea ecx, dword ptr esp+400401009 |. 894424 08 mov dword ptr esp+8, eax0040100D |. 894424 04 mov dword ptr esp+4, eax00401011 |. 894424 00 mov dword ptr esp, eax00401015 |. 8D4424 00 lea eax, dword ptr esp00401019 |. 50 push eax ; Arg4 = 80040101A |. 8D5424 0C lea edx, dword ptr esp+C0040101E |. 51 push ecx ; Arg3 = 50040101F |. 52 push edx ; Arg2 = 300401020 |. 68 34804000 push 00408034 ; Arg1 = ASCII %d,%d,%d00401025 |. E8 77000000 call _scanf0040102A |. 8B4424 10 mov eax, dword ptr esp+100040102E |. 8B4C24 14 mov ecx, dword ptr esp+1400401032 |. 8B5424 18 mov edx, dword ptr esp+1800401036 |. 50 push eax ; Arg3 = 800401037 |. 51 push ecx ; Arg2 = 500401038 |. 52 push edx ; Arg1 = 300401039 |. E8 12000000 call ?MaxNumYAHHHHZ00401050 /$ 8B4C24 04 mov ecx, dword ptr esp+400401054 |. 8B4424 08 mov eax, dword ptr esp+800401058 |. 3BC8 cmp ecx, eax0040105A |. 7C 09 jl short Fu.004010650040105C |. 8B4424 0C mov eax, dword ptr esp+C00401060 |. 3BC8 cmp ecx, eax00401062 |. 7D 09 jge short Fu.0040106D00401064 |. C3 retn00401065 | 8B4C24 0C mov ecx, dword ptr esp+C00401069 |. 3BC1 cmp eax, ecx0040106B |. 7D 02 jge short Fu.0040106F0040106D | 8BC1 mov eax, ecx0040106F C3 retn0040103E |. 50 push eax0040103F |. 68 30804000 push 00408030 ; ASCII %d,LF00401044 |. E8 27000000 call _printf00401049 |. 83C4 30 add esp, 30 ; 回復(fù)堆棧平衡0040104C . C3 retn這里面應(yīng)該沒有我們不認(rèn)識(shí)的匯編指令吧。我們?cè)龠@里就看一下這些代碼，當(dāng)然如果可以的話，你可以單步跟蹤這個(gè)程序，尤其注意看下堆棧的變化。1. _cdecl 調(diào)用方式好的，我們現(xiàn)在來看一下這段代碼，先看一下堆棧吧，在函數(shù)頭，申請(qǐng)了一段大小為0xC的堆?？臻g，在函數(shù)結(jié)尾平衡堆棧的時(shí)候，恢復(fù)了0x30的大小，也就是說，中間的這些PUSH的函數(shù)參數(shù)，占用了0x24的堆?？臻g，（我們可以算一下，第一個(gè)函數(shù)scanf有4個(gè)參數(shù)PUSH了4次，第二個(gè)函數(shù)MaxNum有3個(gè)參數(shù)，PUSH了3次，第三個(gè)函數(shù)是printf，有兩個(gè)參數(shù)，push了兩次，一共PUSH了9次，DWORD（4）*9 = 0x24，再加上一開始在函數(shù)頭申請(qǐng)的0xC大小的堆?？臻g，一共是0x30）需要我們的代碼再調(diào)用完函數(shù)后，進(jìn)行恢復(fù)，否則堆棧就不平衡程序就出錯(cuò)誤了，由此可以見，我們可以整理一下這類函數(shù)的調(diào)用方式：push 參數(shù)nPush 參數(shù)2Push 參數(shù)1call 函數(shù)首地址add esp, 函數(shù)參數(shù)的個(gè)數(shù)*4由于很多的C庫(kù)函數(shù)都是用這樣的方式調(diào)用它，所以，這種函數(shù)的調(diào)用方式叫做C類調(diào)用（在C語(yǔ)言中用在這個(gè)程序中，模式都是這類的調(diào)用方式，也可以用_cdecl修飾）在這個(gè)程序中，由于main使用的3個(gè)函數(shù)都是這一種調(diào)用方式，編譯器為了減少指令把堆棧一起平衡了，而沒有分別對(duì)每個(gè)函數(shù)進(jìn)行堆棧平衡。2. _stdcall 調(diào)用方式好的，現(xiàn)在我們把我們自己定義的函數(shù)MaxNum的聲明和定義都改成這樣：int _stdcallMaxNum(int num001, int num002, int num003);這樣，Main函數(shù)中應(yīng)該就是有兩種調(diào)用方式了，我們可以更清楚的看出C類調(diào)用的特點(diǎn)：00401000 /$ 83EC 0C sub esp, 0C00401003 |. 33C0 xor eax, eax00401005 |. 8D4C24 04 lea ecx, dword ptr esp+400401009 |. 894424 08 mov dword ptr esp+8, eax0040100D |. 894424 04 mov dword ptr esp+4, eax00401011 |. 894424 00 mov dword ptr esp, eax00401015 |. 8D4424 00 lea eax, dword ptr esp00401019 |. 50 push eax0040101A |. 8D5424 0C lea edx, dword ptr esp+C0040101E |. 51 push ecx0040101F |. 52 push edx00401020 |. 68 34804000 push Func.00408034 ; ASCII %d,%d,%d00401025 |. E8 87000000 call Func.scanf0040102A |. 8B4424 10 mov eax, dword ptr esp+100040102E |. 8B4C24 14 mov ecx, dword ptr esp+1400401032 |. 8B5424 18 mov edx, dword ptr esp+1800401036 |. 83C4 10 add esp, 10; 平衡Scanf的參數(shù)使用的堆棧00401039 |. 50 push eax0040103A |? 51 push ecx0040103B |? 52 push edx0040103C |? E8 0F000000 call Func.MaxNum00401050 /$ 8B4C24 04 mov ecx, dword ptr esp+400401054 |. 8B4424 08 mov eax, dword ptr esp+800401058 |. 3BC8 cmp ecx, eax0040105A |. 7C 0B jl short Func.004010670040105C |. 8B4424 0C mov eax, dword ptr esp+C00401060 |. 3BC8 cmp ecx, eax00401062 |. 7D 0B jge short Func.0040106F00401064 |. C2 0C00 retn 0C00401067 |? 8B4C24 0C mov ecx, dword ptr esp+C0040106B |. 3BC1 cmp eax, ecx0040106D | 7D 02 jge short Func.004010710040106F 8BC1 mov eax, ecx00401071 |. C2 0C00 retn 0C; _stdcall的調(diào)用方式，在子函數(shù)中平衡堆棧00401041 |? 50 push eax00401042 |? 68 30804000 push Func.00408030 ; ASCII %d,LF00401047 |? E8 34000000 call Func.printfGetStringTypeWsWyte0040104C . 83C4 14 add esp, 14; 這里只平衡printf的參數(shù)跟一開始申請(qǐng)的0xC的堆棧就可以了。0040104F C3 retn我們?cè)诔绦蛑屑尤氲腳stdcall就修改程序默認(rèn)的調(diào)用方式為Windows標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用方式，現(xiàn)在我們留心看一下MaxNum函數(shù)的調(diào)用和實(shí)現(xiàn)部分，總結(jié)一下這種Win標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用的特點(diǎn)：push 參數(shù)nPush 參數(shù)2Push 參數(shù)1call 函數(shù)首地址函數(shù)的代碼;retn 函數(shù)參數(shù)的個(gè)數(shù)*4; 這里就相當(dāng)于add esp, 函數(shù)參數(shù)的個(gè)數(shù)*4 ，然后再RETN這類調(diào)用就是windows的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用，它的修飾符號(hào)是_stdcall，幾乎所有的windows的API都用這種方式調(diào)用，所以，在VS開發(fā)環(huán)境中，_stdcall又被定義成了WINAPI。3. _fastcall調(diào)用方式為了保證本次課題的完整性，我多嘮叨幾句，說一下_fastcall的調(diào)用方式（本來是想在下一次課題面向?qū)ο缶幊讨性僦v述的），這種方式的調(diào)用在面向?qū)ο缶幊讨斜容^常見，這里大概的做一下簡(jiǎn)單的介紹，等在下一次課題：C+的基礎(chǔ)特性 中詳細(xì)講述。這種調(diào)用方式就是同時(shí)使用寄存器和堆棧一起傳遞參數(shù)，為了描述的更清楚，我們還是用上一小節(jié)的程序做例子，我們?cè)侔殉绦蛑械腳stdcall改成_fastcall，然后Release編譯，OD打開：00401000 /$ 83EC 0C sub esp, 0C00401003 |. 33C0 xor eax, eax00401005 |. 8D4C24 04 lea ecx, dword ptr esp+400401009 |. 894424 08 mov dword ptr esp+8, eax0040100D |. 894424 04 mov dword ptr esp+4, eax00401011 |. 894424 00 mov dword ptr esp, eax00401015 |. 8D4424 00 lea eax, dword ptr esp00401019 |. 50 push eax0040101A |. 8D5424 0C lea edx, dword ptr esp+C0040101E |. 51 push ecx0040101F |. 52 push edx00401020 |. 68 34804000 push Func.00408034 ; ASCII %d,%d,%d00401025 |. E8 77000000 call Func.scanf0040102A |. 8B4424 10 mov eax, dword ptr esp+100040102E |. 8B5424 14 mov edx, dword ptr esp+1400401032 |. 8B4C24 18 mov ecx, dword ptr esp+1800401036 |. 83C4 10 add esp, 1000401039 |. 50 push eax0040103A |. E8 11000000 call Func.MaxNumr; 原本3個(gè)參數(shù)的函數(shù)，現(xiàn)在編程一個(gè)參數(shù)了00401050 /$ 8B4424 04 mov eax, dword ptr esp+4 ; 從這里明白：它用了ECX和EDX傳遞了兩個(gè)參數(shù)00401054 |. 3BCA cmp ecx, edx00401056 |. 7C 09 jl short Func.0040106100401058 |. 3BC8 cmp ecx, eax0040105A |. 7C 0B jl short Func.004010670040105C |. 8BC1 mov eax, ecx0040105E |. C2 0400 retn 400401061 | 3BD0 cmp edx, eax00401063 |. 7C 02 jl short Func.0040106700401065 |. 8BC2 mov eax, edx00401067 C2 0400 retn 4看到了么？也不麻煩哦，我們總結(jié)一下_fastcall的調(diào)用特點(diǎn)：push 參數(shù)nmov edx, 參數(shù)2mov ecx, 參數(shù)1call 函數(shù)首地址函數(shù)的代碼;retn 函數(shù)參數(shù)的個(gè)數(shù)*4; 這里就相當(dāng)于add esp, 函數(shù)參數(shù)的個(gè)數(shù)*4 ，然后再RETN當(dāng)然，也不完全都是使用ECX和EDX兩個(gè)寄存器，根據(jù)編譯器的不同，使用的寄存器也不同，如果調(diào)試程序調(diào)試的多了，我們可以發(fā)現(xiàn)：a) VS的編譯器如果用_fastcall方式調(diào)用函數(shù)，一般都是將最左邊的兩個(gè)小于DWORD類型的參數(shù)分別用ECX和EDX傳遞。b) Borland公司的編譯器如果用_fastcall方式調(diào)用函數(shù)，一般都是將最左邊的三個(gè)小于DWORD類型的參數(shù)分別用EAX，EDX和ECX傳遞。更多的特點(diǎn)還需要大家自己去總結(jié)。4. PASCAL 調(diào)用方式還有一種調(diào)用方式：PASCAL方式調(diào)用，限于篇幅，這里就不再舉例子了，只是簡(jiǎn)單的總結(jié)一下它的特點(diǎn)，我們就進(jìn)入下一節(jié)：Push 參數(shù)2Push 參數(shù)1push 參數(shù)ncall 函數(shù)首地址函數(shù)的代碼;retn 函數(shù)參數(shù)的個(gè)數(shù)*4; 這里就相當(dāng)于add esp, 函數(shù)參數(shù)的個(gè)數(shù)*4 ，然后再RETN很明顯，這種調(diào)用方式與_stdcall方式十分相似，就是傳遞的參數(shù)順序不同而已。四、 撩開函數(shù)的面紗。如果認(rèn)真調(diào)試了本節(jié)的這個(gè)程序的朋友，一定會(huì)發(fā)現(xiàn)如下一些知識(shí)點(diǎn)：a) 函數(shù)的返回值一般存放再EAX中。b) 用esp+偏移和用ebp+偏移標(biāo)識(shí)函數(shù)的參數(shù)及局部變量的異同。c) CALL/JMP的區(qū)別。a) 區(qū)別就是一個(gè)CALL就相當(dāng)于push eip+5 然后再JMP 到指定的代碼中。這樣，再retn的時(shí)候，就知道返回到哪個(gè)地址了。b) 利用這個(gè)有很多的用法和小技巧，比如代碼自定位 等等。其實(shí)歸根結(jié)底，程序的代碼本身就是數(shù)據(jù)，當(dāng)若我們比較一個(gè)數(shù)組的二進(jìn)制數(shù)據(jù)跟一個(gè)函數(shù)代碼的二進(jìn)制形式，我們根本無法區(qū)別他們，換句話說，我們完全可以把代碼當(dāng)作數(shù)據(jù)來處理，這里引用一個(gè)比較簡(jiǎn)單的例子，大家可以一起試一下：/showthread.php?t=71790另外，我們知道，一個(gè)函數(shù)的參數(shù)一般都是變量，當(dāng)我們把一個(gè)函數(shù)名字（函數(shù)的首地址）當(dāng)作一個(gè)變量來處理，那我們完全就可以讓一個(gè)函數(shù)名作為另一個(gè)函數(shù)的參數(shù)，這個(gè)最典型的應(yīng)用就是回調(diào)。具體的我們等到提高篇中具體講解 回調(diào)函數(shù)。本節(jié)為了證明我上面的描述，給出一個(gè)小程序，算是開闊視野，也算是最函數(shù)的本質(zhì)做個(gè)解釋，希望大家能調(diào)試跟蹤一下。#include stdio.h#include windows.htypedef unsigned char BYTE;typedef VOID (CALLBACK *MYSPRINTF)(char *, const char *, .);typedef VOID (CALLBACK *MYLSTRCAT)(char *, char *);typedef VOID (CALLBACK *MYMSGBOX)(HWND hWnd, LPCSTR lpText, LPCSTR lpCaption, UINT uType);MYSPRINTF mySprintf = (MYSPRINTF)GetProcAddress(LoadLibraryA(msvcr71.dll), sprintf); MYLSTRCAT myStrCat = (MYLSTRCAT)GetProcAddress(LoadLibraryA(KERNEL32.dll), lstrcatA); MYMSGBOX myMsgBox = (MYMSGBOX)GetProcAddress(LoadLibraryA(user32.dll), MessageBoxA); BYTEbuf= 0xB8,0x00,0x12,0x00,0x00,0xE8,0xAE,0x00,0x00,0x00,0x55,0x56,0x57,0xB9,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x33,0xC0,0x8D,0x7C,0x24,0x0D,0xC6,0x44,0x24,0x0C,0x00,0xC6,0x84,0x24,0x0C,0x02,0x00,0x00,0x00,0xF3,0xAB,0x66,0xAB,0xAA,0xB9,0xFF,0x03,0x00,0x00,0x33,0xC0,0x8D,0xBC,0x24,0x0D,0x02,0x00,0x00,0xBE,0x01,0x00,0x00,0x00,0xF3,0xAB,0x66,0xAB,0xAA,0xBF,0x01,0x00,0x00,0x00,0x3B,0xF7,0x7C,0x33,0x8B,0xEE,0xA1,0x18,0x61,0x40,0x00,0x55,0x57,0x56,0x8D,0x4C,0x24,0x18,0