C++菜鸟问题

Posted 2023-05-07

C++ 中的
* & -> fastcall 都是什么意思

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，函数被调用以后，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CALLB
ACK。

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
，参数首先由有向左压入堆栈。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_f
unction，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sprin
tf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。

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，th
iscall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
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
0401C1D 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，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种声明了一种函数为：

__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，堆栈被破坏了。 参考技术A *& 是指针的用法 不过两个连在一起就互相抵消了
-> 一个普通的指针
fastcall 快速调用，通过寄存器传递参数

c++ 继承类中函数重载的问题

【中文标题】c++ 继承类中函数重载的问题

【英文标题】：c++ issue with function overloading in an inherited class

【发布时间】：2012-12-22 03:22:57

【问题描述】：

这可能是一个菜鸟问题，对此感到抱歉。我最近在尝试处理 c++ 中的一些高级内容、函数重载和继承时遇到了一个奇怪的问题。

我将展示一个简单的例子，只是为了说明问题；

有两个类，classA和classB，如下；

class classA
    public:
        void func(char[]);    
;

class classB:public classA 
    public:
        void func(int);
;

据我所知classB 现在应该拥有两个func(..) 函数，由于参数不同而重载。

但是在 main 方法中尝试这个时；

int main()
    int a;
    char b[20];
    classB objB;
    objB.func(a);    //this one is fine
    objB.func(b);    //here's the problem!
    return 0;

它给出了错误，因为超类 classA 中的方法 void func(char[]); 在派生类 classB 中不可见。

我该如何克服这个问题？这不是 C++ 中重载的工作原理吗？我是 C++ 新手，但在 Java 中，我知道我可以使用类似的东西。

虽然我已经找到this thread 询问类似的问题，但我认为这两种情况是不同的。

【参考方案1】：

您只需要一个using：

class classB:public classA 
    public:
        using classA::func;
        void func(int);
;

它不会在基类中搜索func，因为它已经在派生类中找到了一个。 using 语句将另一个重载带入同一范围，以便它可以参与重载决议。

【讨论】：

2020年现在还有更好的选择吗？

@Raining，不，我认为不太可能会有。我不确定您指的是哪种替代方法，而不是更改名称查找，这不是一个有吸引力的前景。如果您甚至可以将其称为替代方案，则可以在基类中提供所有重载并一次将它们全部纳入范围。当在可变参数模板中使用时，这种技术可能很有用。除此之外，很难在如此笼统的层面上说——也许一些新的东西在更狭窄的背景下是有用的。也许您可以考虑将组合而不是继承作为一般选择。

【参考方案2】：

例如在这个问题的答案中有很好的解释：

Why should I use the "using" keyword to access my base class method?

简而言之，当编译器在当前类中找到匹配的方法名称时，即使该方法不兼容，编译器也会停止从父类中搜索匹配的方法。我想这可以让一些自动类型转换更合乎逻辑地工作，而不需要重写这么多父类方法。

【讨论】：

感谢您的回答+链接。我想知道 C++ 人是否故意保留这个东西。有什么优点吗？我觉得这破坏了继承的想法，不是吗？

@Sumudu：我可以给你一个绝对正确的想法，而且我认为7年后你不再关心：（来自语言规范）这是因为我们不希望改变基类影响派生类。

【参考方案3】：

如果您在派生类中覆盖函数的一个变体，则需要覆盖所有变体。您可以使用 JLledo 建议的内容，也可以在派生类中编写函数的变体，它只是调用具有相同签名的基类函数。

class classA
    public:
        void func(char[]);    
;

class classB:public classA 
    public:
        void func(int);
        void func(char[]);
;

void classB:func(char[] ch)

    classA::func(ch);

【参考方案4】：

提出的解决方案令人头疼。将using A::func 注入派生类需要重新架构软件对使用放置在派生类中的子句敏感，也就是说，维护者不必自己更改基类，还必须更改派生类。假设我们从base<-derived1 转到base<-derived2<-derived1。现在必须将 using 子句 using base::func 更改为 using derived2::func，从而强制考虑 using 子句并增加维护成本。说这在 C++ 标准化工作中已经有很长一段时间了，但这并不能改变这个想法似乎构思错误。它打断了继承的概念。这只是我的想法。

【参考方案5】：

你必须在

中传递int类型的参数

objB.func(b);    //here's the problem!

bcs 它已被 int 参数重载

【讨论】：

您可以尝试提供更详细的答案。