C/C++/动态链接库DLL中函数的调用约定
调用约定(Calling Convention)是指在程序设计语言中为了实现函数调用而建立的一种协议。
这种协议规定了该语言的函数中的参数传送方式，参数是否可变和由谁来处理堆栈等问题。 不同的语言定义了不同的调用约定。
在C++中，为了允许操作符重载和函数重载，C++编译器往往按照某种规则改写每一个入口点的符号名，以便允许同一个名字(具有不同的参数类型或者是不同的作用域)有多个用法，而不会打破现有的基于C的链接器。这项技术通常被称为名称改编(Name Mangling)或者名称修饰(Name Decoration)。 许多C++编译器厂商选择了自己的名称修饰方案。
因此，为了使其它语言编写的模块(如Visual Basic应用程序，Pascal或Fortran的应用程序等)可以调用C/C++编写的函数，必须使用正确的调用约定来导出函数，并且不要让编译器对要导出的函数进行任何名称修饰。
调用约定用来处理决定函数参数传送时入栈和出栈的顺序(由调用者还是被调用者把参数弹出栈),以及编译器用来识别函数名称的名称修饰约定等问题. 在Microsoft VC++ 6.0中定义了下面几种调用约定,我们将结合汇编语言来一一分析它们：
C语言中的调用约定
1. __cdecl
__cdecl是C/C++(非类成员函数以及静态类成员函数)程序默认使用的调用约定，也可以在函数声明时加上 __cdecl 关键字 来手工指定。采用__cdecl约定时，函数参数按照 从右到左 顺序入栈,并且由调用函数者把参数弹出栈以清理堆栈。因此,实现可变参数的函数只能使用该调用约定。由于每一个使用__cdecl约定的函数都要包含清理堆栈的代码，所以产生的可执行文件大小会稍大一丁点。
int __cdecl Add(int a,int b)
{
return a+b;
}
void main(void)
{
Add(1,2);
}
函数调用处反汇编代码如下：
main:
0134474E 6A 02 push 2 ;压入参数2(最右边)
6A 01 push 1 ;压入参数1(右边倒数第2个)
E8 F5 CC FF FF call Add (0134144Ch) ;调用目标函数
83 C4 08 add esp,8 ;恢复堆栈
Add:
00A8291E 8B 45 08 mov eax,dword ptr [a]
00A82921 03 45 0C add eax,dword ptr [b]
00A8292A C3 ret ;被调用者不清理堆栈
由此可见,在__cdecl中:
- 参数从右到左依次传递
- 参数个数等于函数声明时的个数(变参除外)
- 由调用者清理堆栈
2. __stdcall
__stdcall调用约定用于调用Win32 API函数 Win32API的WINAPI/CALLBACK等都是它。 采用__stdcall 约定时，函数参数按照 从右到左 的顺序入栈,被调用的函数在返回前清理参数堆栈，函数参数个数固定。
由于函数体本身知道传进来的参数个数，因此被调用的函数可以在返回前用一条ret n指令直接清理传递参数的堆栈。
还是上面那个例子，将__cdecl约定换成__stdcall：
int __stdcall Add(int a,int b)
{
return a+b;
}
void main(void)
{
Add(1,2);
}
函数调用处反汇编代码(从简):
main:
;Add(1,2);
0131474E 6A 02 push 2 ;参数依然是从右到左传递
01314750 6A 01 push 1
01314752 E8 FA CC FF FF call Add (01311451h)
01314757 33 C0 xor eax,eax ;调用函数并不清理堆栈
0131476C C3 ret
int __stdcall Add(int a,int b):
0131291E 8B 45 08 mov eax,dword ptr [a] ;完成相加操作
01312921 03 45 0C add eax,dword ptr [b]
0131292A C2 08 00 ret 8 ;返回时清理参数栈
由此可见,在__stdcall中:
- 参数从右到左依次传递
- 参数个数等于函数声明时的个数
- 由被调用者清理参数栈
3. __fastcall
__fastcall约定用于对性能要求非常高的场合。
__fastcall约定将函数的从左边开始的两个大小不大于4个字节(DWORD)的参数分别放在ECX和EDX寄存器，其余的参数仍旧自右向左压栈传送,被调用的函数在返回前清理传送参数的堆栈。
- 函数参数从右到左传递
- 由被调用者清理堆栈
C++中的调用约定
以上三种C语言中可用的调用约定均可以用于修饰C++中的非静态成员函数,只是会将this指针当作一个普通的参数一样压入(__cdecl,__stdcall)/传递到ECX(EDX)(__fastcall).
__thiscall调用约定是C++中专用的,是非静态类成员函数的默认调用约定(注:在VC6中没有此关键字).
采用 __thiscall约定时,函数参数按照从右到左的顺序入栈,被调用的函数在返回前清理传送参数的栈, 只是它是通过ECX寄存器传送一个额外的参数:this指针。
这次的例子中将定义一个类,并在类中定义一个成员函数,代码如下:
class A
{
public:
int __cdecl Add1(int a,int b)
{
return a+b;
}
int __stdcall Add2(int a,int b)
{
return a+b;
}
int __fastcall Add3(int a,int b)
{
return a+b;
}
int __thiscall Add4(int a,int b)
{
return a+b;
}
};
void main(void)
{
A a;
a.Add1(1,2);
a.Add2(3,4);
a.Add3(5,6);
a.Add4(7,8);
}
来看看这个稍微复杂一点的C++类调用的反汇编代码:
- 除 Add3 的__fastcall外其余全部通过从右到左参数
- 除默认的函数需要的参数个数外, 额外传入一个this指针
- 清理堆栈的方式保持不变
a.Add1(1,2);
001C1528 6A 02 push 2
001C152A 6A 01 push 1
001C152C 8D 45 F7 lea eax,[a]
001C152F 50 push eax ;传入this指针
001C1530 E8 1B FB FF FF call A::Add1 (01C1050h)
001C1535 83 C4 0C add esp,0Ch ;由于多传入了一个this,所以是0Ch
a.Add2(3,4);
001C1538 6A 04 push 4
001C153A 6A 03 push 3
001C153C 8D 45 F7 lea eax,[a] ;传入this指针
001C153F 50 push eax
001C1540 E8 DD FB FF FF call A::Add2 (01C1122h)
a.Add3(5,6);
001C1545 6A 06 push 6
001C1547 BA 05 00 00 00 mov edx,5 ;将参数保存到edx
001C154C 8D 4D F7 lea ecx,[a] ;将this保存到ecx
001C154F E8 60 FB FF FF call A::Add3 (01C10B4h)
a.Add4(7,8);
001C1554 6A 08 push 8
001C1556 6A 07 push 7
001C1558 8D 4D F7 lea ecx,[a] ;由ecx传递this指针
001C155B E8 B4 FA FF FF call A::Add4 (01C1014h)
类成员反汇编代码(仅保留返回部分,其余地方同C语言中一样):
__cdecl: 001C141A C3 ret ;__cdecl由调用者清理堆栈
__stdcall: 001C145A C2 0C 00 ret 0Ch ;加上this,总共3个参数
__fastcall: 001C14A2 C2 04 00 ret 4 ;this和其中一个由寄存器传递
__thiscall: 001C14EF C2 08 00 ret 8 ;this通过ecx传递,堆栈不受影响