函数/过程调用
调用栈
x86-64架构的Linux系统为程序提供一片独占的虚拟内存空间，其布局如下图所示，分为栈，堆，共享库，数据段，代码段，地址依次从高到低（只有47位可作为地址）。位于内存最高的地址区域的栈，用于处理函数调用过程中的数据存储。每次函数调用，系统会为当前调用分配一个栈帧，用于存储函数调用的参数，本地变量和代码指针。x86-64架构中的%rsp和%rbp寄存器用于保存栈信息，%rsp指向栈顶，%rbp指向当前栈帧的底部，%rbp是可选的。由于栈向低地址方向扩展，内存空间中是一个倒挂的栈。运行callq指令进行调用时，自动递减%rsp并将%rip压栈，而调用retq时，出栈一个元素作为%rip并递增%rsp，完成返回操作。
调用函数时，寄存器最多只能传递6个参数，从第7个参数开始就要通过栈传递：在调用callq前，先将第7个及以后的参数压入栈中。调用函数返回时可能会修改寄存器的值，有些寄存器的值是由调用者负责保存(caller save)，如%rdi、%rsi，有些值是被调用者保存(callee save)，如%rbp、%r12。调用者保存是指调用前调用者压栈保存%rdi、%rsi等寄存器，调用返回后再出栈恢复；而被调用者保存是指调用函数在进入时先压栈%rbp等，返回前出栈恢复。调用函数的返回值则保存在%rax中。
调用函数的本地变量(local variable)除了使用寄存器，也可以存储在栈中(如数组，使用内存引用的变量等)。如果使用栈来存储本地变量，在进入函数时通过subq指令来操作%rsp，比如下列函数运行时内存[%rsp-16, %rsp]可用作本地变量：
call_incr:
pushq %rbx
subq $16, %rsp
...
addq $16, %rsp
popq %rbx
ret所以，经过多级函数调用后，栈中会存在一系列的栈帧，分别保存了多余的参数，函数的返回地址，待恢复的寄存器值，本地变量等数据。而一个正在递归调用的函数，虽然只有一份代码，但内存中存在它的多个栈帧，相当于函数代码的实例化。
利用栈攻击与防范
缓冲溢出(Buffer Overflow)，指往栈中缓冲写入超量的数据，甚至覆盖了原有用来控制调用过程的数据，比如覆盖返回地址导致函数返回时跳转到黑客注入的代码位置。C语言库中的一些函数存在缓冲溢出的隐患，如
gets,strcpy,strcat, 以及使用%s的scanf等，这些函数对应的安全版本分别是fgets,strncpy,strncat, 以及使用%ns的scanf。代码注入攻击(Code Injection)，指利用缓冲溢出，在栈中写入自定义的代码，再通过覆盖返回地址跳转到该代码的位置来执行这些代码。
面向返回(Return-oriented Programming)攻击，指利用程序现存的机器码片段(称为gadget)，片段以
c3(即retq)结尾，只要在栈上写入一系列gadget的地址，就可以在这些片段中跳转完成一些工作。
下面的措施可以防范上述的攻击：
好的编程实践：避免使用有安全隐患的函数，总是对缓冲进行边界检查
系统初始化程序时为栈生成一个随机的偏移（每次运行都会改变），使黑客无法确定注入代码地址。
栈哨兵(Stack Canary)：每次调用函数时，在栈中插入一个哨兵值，返回时检查哨兵是否发生更改。
C语言的高级数据结构
数组(Array)
C语言中数组与指针的本质是一样的，只不过声明数组会自动在内存中开辟一片空间。而访问数组元素a[i]可以转化为*(a+i)指针解引用操作。
int A[m][n]，声明了一个m行n列的二维数组，也按照一维数组的方式存储，一字排开。访问元素A[i][j]的方法为Mem[A+sizeof(int)*(i*n+j)](一次内存访问)；
int *A[m]，声明了一个m行的元素为指针的数组，访问元素A[i][j]的方法为Mem\[Mem[A+i*n*sizeof(int*)]+j*sizeof(int)](两次内存访问)；
int (*A)[n]，声明了一个指向n维数组的指针，默认为空。
结构体(Struct)
结构体用一块内存来存储，不同的字段存在不同的偏移量上。处于处理性能考虑，数据存储时有对齐的要求：
- 块内对齐，数据存储的地址必须是其类型大小的倍数，如4字节长的int的地址以00结尾，结构体在内部使用填充字节来满足该要求
- 块间对齐，为了使结构体之间每个字段都能满足对齐要求，结构体在尾部增加填充，使得结构体整体长度为最长类型长度的倍数
联合(Union)
与结构体不同，联合用同一片内存来表示不同的数据类型。联合的大小由最大的组成类型决定。利用这个特点，联合可以实现不改变比特序列的类型转换，比如获取浮点数(float)比特序列所对应的无符号整型(unsigned int)。
但在大端和小端(Big/Little Endian)的机器上访问相同的值，使用联合得到字节顺序会有所不同。
