[OS] Runtime Stack

What is Stack?

• Last-in-first-out (LIFO)
• push( ) : 삽입, pop( ) : 삭제
  
  
• Process의 memory 영역은 Code, Data, Heap, Stack 네 개의 segment로 이루어져있다.
  이 중 stack에는 local variable, parameter, return address 등을 저장한다. word의 크기 단위로 저장한다.
• Stack Pointer는 stack의 top element word의 시작 주소를 가리킨다.
• Address가 큰 부분부터 채워넣는 방식, push하고 stack pointer를 증가시키는 방식으로 생각하자.

Dynamic Memory Allocation of Local Variables

다음 코드를 수행할 때 runtime stack을 확인해보자.

main()
{
	int a = 2, b = 13;
    int res;
    res = add(a,b);
}

int add(int x, int y)
{
	int r;
    r = x + y;
    return r;
}

C source code를 compile했을 때 다음과 같은 assembly code를 확인할 수 있다.

main:
    pushl %ebp					;push old ebp
    movl %esp, %ebp				;new ebp
    subl $12, %esp				;space for local variables, a,b, and res
    movl $2, -4(%ebp)			;a,b initialization
    movl $13, -8(%ebp)
    movl -8(%ebp), %eax			;parameter y for function add
    pushl %eax
    movl -4(%ebp), %eax			;parameter x for function add
    pushl %eax
    call add
    addl $8, %esp				;return space for parameters of function add
    movl %eax, %eax				;return value from function add
    movl %eax, -12(%ebp)

.L1:
	movl %ebp, %esp				;return space for local variables
    popl %ebp					;pop old ebp
    ret							;pop old eip and return
    
add:
    pushl %ebp					;push old ebp
    movl %esp,%ebp				;new ebp
    subl $4,%esp				;space for local variable, r
    movl 8(%ebp),%eax 			
    movl 12(%ebp),%edx 
    leal (%edx,%eax),%ecx 		;add
    movl %ecx,-4(%ebp)
    movl -4(%ebp),%edx 			;move it to r
    movl %edx,%eax				;return value
    jmp .L2 
    .align 4
.L2:
	movl %ebp, %esp				;return space for local variable
    popl %ebp					;pop old ebp
    ret							;pop old eip and return

함수가 call 되었을 때
 1) push old ebp
 2) 현재 %esp로 %ebp를 옮긴다
 3) local variable을 위한 공간확보

다른 함수 call할 때
 1) 넘겨줄 parameter를 위한 공간 확보 및 assign
 2) push ret_addr
 3) 해당 함수로 jump

함수 return 할때
 1) local variable을 위한 공간 반환
 2) old ebp를 pop해서 %ebp에 저장
 3) old eip를 pop해서 jump