cdecl、stdcall、fastcall函数调用约定区别

     在C语言中,假设我们有这样的一个函数: 

 int function(int a,int b)

    调用时只要用result = function(1,2)这样的方式就可以使用这个函数。但是,当高级语言被编译成计算机可以识别的机器码时,有一个问题就凸现出来:

在CPU中,计算机没有办法知道一个函数调用需要多少个、什么样的参数,也没有硬件可以保存这些参数。也就是说,计算机不知道怎么给这个函数传递参数,

传递参数的工作必须由函数调用者和函数本身来协调。为此,计算机提供了一种被称为栈的数据结构来支持参数传递。


  栈是一种先进后出的数据结构,栈有一个存储区、一个栈顶指针。栈顶指针指向堆栈中第一个可用的数据项(被称为栈顶)。用户可以在栈顶上方向栈中加

入数据,这个操作被称为压栈(Push),压栈以后,栈顶自动变成新加入数据项的位置,栈顶指针也随之修改。用户也可以从堆栈中取走栈顶,称为弹出栈(pop),

弹出栈后,栈顶下的一个元素变成栈顶,栈顶指针随之修改。


  函数调用时,调用者依次把参数压栈,然后调用函数,被调用的函数在堆栈中取得数据,并进行计算。函数计算结束以后,或者调用者、或者函数

本身(被调用者)修改堆栈,使堆栈恢复原装。


       在参数传递中,有两个很重要的问题必须得到明确说明:

  当参数个数多于一个时,按照什么顺序把参数压入堆栈 

  函数调用后,由谁来把堆栈恢复原装 

  在高级语言中,通过函数调用约定来说明这两个问题。常见的调用约定有:

  stdcall 
  cdecl 
  fastcall 
  thiscall 
  naked call

stdcall调用约定

  stdcall很多时候被称为pascal调用约定,因为pascal是早期很常见的一种教学用计算机程序设计语言,其语法严谨,使用的函数调用约定就是stdcall。

在Microsoft C++系列的C/C++编译器中,常常用PASCAL宏来声明这个调用约定,类似的宏还有WINAPI和CALLBACK(好像是typedef 不是宏,但都代表同一种调用约定)。

stdcall调用约定声明的语法为(以前文的那个函数为例):

int __stdcall function(int a,int b)

stdcall的调用约定意味着:1)参数从右向左压入堆栈,2)函数自身修改堆栈 3)函数名自动加前导的下划线,后面紧跟一个@符号,其后紧跟着参数的尺寸

以上述这个函数为例,参数b首先被压栈,然后是参数a,函数调用  function(1,2)  调用处翻译成汇编语言将变成:

  push 2        第二个参数入栈
  push 1        第一个参数入栈
  call function    调用参数,注意此时自动把cs:eip入栈

而对于函数自身,则可以翻译为: 

  push ebp       保存ebp寄存器,该寄存器将用来保存堆栈的栈顶指针,可以在函数退出时恢复
  mov ebp, esp    保存堆栈指针
  mov eax,[ebp + 8H] 堆栈中ebp指向位置之前依次保存有ebp, cs:eip, a, b, ebp +8指向a
  add eax,[ebp + 0CH] 堆栈中ebp + 12处保存了b
  mov esp, ebp    恢复esp
  pop ebp
  ret 8
而在编译时,这个函数的名字被翻译成      _function@8


    注意不同编译器会插入自己的汇编代码以提供编译的通用性,但是大体代码如此。其中在函数开始处保留esp到ebp中,在函数结束恢复是编译器常用的方法。

    从函数调用看,2和1依次被push进堆栈,而在函数中又通过相对于ebp(即刚进函数时的堆栈指针)的偏移量存取参数。函数结束后,ret 8表示清理8个字节的

堆栈,函数自己恢复了堆栈。



cdecl调用约定

cdecl调用约定又称为C调用约定,是C语言缺省的调用约定,它的定义语法是:

  int function (int a ,int b)        //不加修饰就是C调用约定
  int __cdecl function(int a,int b)   //明确指出C调用约定
    在写本文时,出乎我的意料,发现cdecl调用约定的参数压栈顺序是和stdcall是一样的,参数首先由右向左压入堆栈。所不同的是, 函数本身不清理堆栈,

调用者负责清理堆栈。由于这种变化,C调用约定允许函数的参数的个数是不固定的,这也是C语言的一大特色。对于前面的function函数,使用cdecl后的汇编码变成:

  调用处

  push 1
  push 2
  call function
  add esp, 8     注意:这里调用者在恢复堆栈

被调用函数  _function 处

  push ebp       保存ebp寄存器,该寄存器将用来保存堆栈的栈顶指针,可以在函数退出时恢复
  mov ebp,esp     保存堆栈指针
  mov eax,[ebp + 8H] 堆栈中ebp指向位置之前依次保存有ebp,cs:eip,a,b,ebp +8指向a
  add eax,[ebp + 0CH] 堆栈中ebp + 12处保存了b
  mov esp,ebp     恢复esp
  pop ebp
  ret         注意,这里没有修改堆栈

       MSDN中说,该修饰自动在函数名前加前导的下划线,因此函数名在符号表中被记录为 _function ,但是我在编译时似乎没有看到这种变化。

    由于参数按照从右向左顺序压栈,因此最开始的参数在最接近栈顶的位置,因此当采用不定个数参数时,第一个参数在栈中的位置肯定能知道,只要不定的参数

个数能够根据第一个后者后续的明确的参数确定下来,就可以使用不定参数,例如对于CRT中的sprintf函数,定义为: 

 int sprintf(char* buffer,const char* format,...)
由于所有的不定参数都可以通过format确定,因此使用不定个数的参数是没有问题的。

这里引出一个问题:

  如果调用 sprintf  函数,参数format 指定了n -1个格式化(比如类似%d 的东西)但是后面只有n个参数,那么sprintf只是按照format指定的格式化来解析参数,

也就是后面的n个参数只有前n-1个得到了解析,最后一个不解析。  这种情况会导致编译器warning, 但因为是调用者(按照n个参数)清理栈,因此不会导致

栈失衡问题出现!


fastcall
  fastcall调用约定和stdcall类似,它意味着: 

  函数的第一个和第二个DWORD参数(或者尺寸更小的)通过ecx和edx传递,其他参数通过从右向左的顺序压栈 

  被调用函数清理堆栈 

  函数名修改规则同stdcall 

  其声明语法为:

int fastcall function(int a, int b)



thiscall
  thiscall是唯一一个不能明确指明的函数修饰,因为thiscall不是关键字。它是C++类成员函数缺省的调用约定。由于成员函数调用还有一个this指针,

因此必须特殊处理,thiscall意味着:

  参数从右向左入栈 
  如果参数个数确定,this指针通过ecx传递给被调用者;如果参数个数不确定,this指针在所有参数压栈后被压入堆栈。对参数个数不定的,调用者清理堆栈,

否则函数自己清理堆栈。为了说明这个调用约定,定义如下类和使用代码:

  class A
  {
  public:
    int function1(int a,int b);
    int function2(int a,...);
  };

  int A::function1 (int a,int b)
  {
    return a+b;
  }

  #include <stdarg.h>
  int A::function2(int a,...)
  {
    va_list ap;
    va_start(ap,a);
    int i;
    int result = 0;
    for(i = 0 ; i < a ; i ++)
    {
     result += va_arg(ap,int);
    }
    return result;
  }

  void callee()
  {
    A a;
    a.function1(1, 2);
    a.function2(3, 1, 2, 3);
  }


callee函数被翻译成汇编后就变成:
  //函数function1调用
  00401C1D  push    2
  00401C1F  push    1
  00401C21  lea     ecx,[ebp-8]
  00401C24  call    function1     注意,这里this没有被入栈

  //函数function2调用
  00401C29  push    3
  00401C2B  push    2
  00401C2D  push    1
  00401C2F  push    3
  00401C31  lea     eax, [ebp-8]    这里引入this指针
  00401C34  push    eax
  00401C35  call    function2
  00401C3A  add     esp, 14h

可见,对于参数个数固定情况下,它类似于stdcall,不定时则类似cdecl



naked call
  这是一个很少见的调用约定,一般程序设计者建议不要使用。编译器不会给这种函数增加初始化和清理代码,更特殊的是,你不能用return返回返回值,

只能用插入汇编返回结果。这一般用于实模式驱动程序设计(看来是很古老的方式了!),假设定义一个求和的加法程序,可以定义为:

  __declspec(naked) int add(int a,int b)
  {
    __asm mov eax,a
    __asm add eax,b
    __asm ret 
  }

注意,这个函数没有显式的return返回值,返回通过修改 eax 寄存器实现,而且连退出函数的ret指令都必须显式插入。上面代码被翻译成汇编以后变成:

  mov eax,[ebp+8]
  add eax,[ebp+12]
  ret 8
  注意这个修饰是和__stdcall及cdecl结合使用的,前面是它和cdecl结合使用的代码,对于和stdcall结合的代码,则变成:

    __declspec(naked) int __stdcall function(int a,int b)
  {
    __asm mov eax,a
    __asm add eax,b
    __asm ret 8    //注意后面的8
  }
至于这种函数被调用,则和普通的cdecl及stdcall调用函数一致。


  函数调用约定导致的常见问题
  如果定义的约定和使用的约定不一致,则将导致堆栈被破坏,导致严重问题,下面是两种常见的问题:

  函数原型声明和函数体定义不一致 
  DLL导入函数时声明了不同的函数约定 
  以后者为例,假设我们在dll 中声明了一种函数为:

  __declspec(dllexport) int func(int a,int b);//注意,这里没有stdcall,使用的是cdecl

  使用时代码为:

  typedef int (*WINAPI DLLFUNC)func(int a,int b);
  hLib = LoadLibrary(...);

  DLLFUNC func = (DLLFUNC)GetProcAddress(...)//这里修改了调用约定
  result = func(1,2);//导致错误
  由于调用者没有理解 WINAPI 的含义错误的增加了这个修饰,上述代码必然导致堆栈被破坏,MFC在编译时插入的checkesp函数将告诉你,堆栈被破坏(注意这里的

警告还是等到程序运行的时候checkesp才能发挥作用)




文章转自csdn网友,有部分删改。以上的例子都是以x86为例的,arm mips需另行分析!







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