《逆向工程核心原理》读书笔记——第10章 函数调用约定

Posted 2021-10-07 大灬白

第10章

• 10.1函数调用约定
• • 10.1.1 cdecl
  • 10.1.2 stdcall
  • 10.1.3 fastcall
• 其他几种类型：

本章学习函数调用约定( Calling Convention)的相关知识。

10.1函数调用约定

  Calling Convention译成中文是“函数调用约定”,它是对函数调用时如何传递参数的一种约定。我们通过前面的学习已经知道，调用函数前要先把参数压入栈然后再传递给函数。栈就是定义在进程中的一段内存空间，向下（低地址方向)扩展，且其大小被记录在PE头中。也就是说，进程运行时确定栈内存的大小( 与malloc/new动态分配内存不同)。
提问1.函数执行完成后，栈中的参数如何处理?
回答1.不用管。
  由于只是临时使用存储在栈中的值，即使不再使用，清除工作也会浪费CPU资源。下一次再向栈存入其他值时，原有值会被自然覆盖掉，并且栈内存是固定的，所以既不能也没必要释放内存。

提问2.函数执行完毕后，ESP值如何变化?
回答2.ESP值要恢复到函数调用之前，这样可引用的栈大小才不会缩减。
  栈内存是固定的，ESP用来指示栈的当前位置，若ESP指向栈底，则无法再使用该栈。函数调用后如何处理ESP，这就是函数调用约定要解决的问题。主要的函数调用约定如下。
cdecl
stdcall
fastcall
应用程序的调试中，cdec1与stdcall的区别非常明显。不管采用哪种方式，通过栈来传递参数的基本概念都是一样的。

10.1.1 cdecl

cdecl是主要在C语言中使用的方式，调用者负责处理栈。

#include "stdio.h"

int add(int a, int b)
{
    return (a + b);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    return add(1, 2);
}

  使用VC++(关闭优化选项）编译代码10-1生成cdecl.exe文件后，使用OllyDbg调试。
  从图10-1中401013~40101C地址间的代码可以发现，add()函数的参数1、2以逆序方式压入栈，调用add()函数(401000）后，使用ADD ESP,8命令整理栈。调用者main()函数直接清理其压入栈的函数参数，这样的方式即是cdecl。

图10-1 cdecl.exe示例文件

提示
  cdecl方式的好处在于，它可以像C语言的printf()函数一样，向被调用函数传递长度可变的参数。这种长度可变的参数在其他调用约定中很难实现。

10.1.2 stdcall

  stdcall方式常用于Win 32 API，该方式由被调用者清理栈。前面讲解过C语言默认的函数调用方式为cdecl。若想使用stdcall方式编译源码，只要使用_stdcall关键字即可。

#include "stdio.h"

int _stdcall add(int a, int b)
{
    return (a + b);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    return add(1, 2);
}

  使用VC++（关闭优化选项）编译代码10-2生成stdcall.exe文件后，使用OllyDbg调试。从图10-2中的代码可以看到，在main()函数中调用add()函数后，省略了清理栈的代码(ADDESP,8)。
  栈的清理工作由add()函数中最后(40100A）的RETN 8命令来执行。RETN 8命令的含义为RETN+POP8字节，即返回后使ESP增加到指定大小，如图10-2所示。

图10-2 stdcall.exe示例文件

  像这样在被调用者add()函数内部清理栈的方式即为stdcall方式。stdcall方式的好处在于，被调用者函数内部存在着栈清理代码，与每次调用函数时都要用ADD ESP,XXX命令的cdecl方式相比，代码尺寸要小。虽然Win 32API是使用C语言编写的库，但它使用的是stdcall方式，而不是C语言默认的cdecl方式。这是为了获得更好的兼容性，使C语言之外的其他语言（Delphi(Pascal)、Visual Basic等)也能直接调用API。

10.1.3 fastcall

  fastcall方式与stdcall方式基本类似，但该方式通常会使用寄存器（而非栈内存）去传递那些需要传递给函数的部分参数（前2个)。若某函数有4个参数，则前2个参数分别使用ECX、EDX寄存器传递。
  顾名思义，fastcall方式的优势在于可以实现对函数的快速调用(从CPU的立场看，访问寄存器的速度要远比内存快得多)。单从函数调用本身来看，fastcall方式非常快，但是有时需要额外的系统开销来管理ECX、EDX寄存器。倘若调用函数前ECX与EDX中存有重要数据，那么使用它们前必须先备份。此外，如果函数本身很复杂，需要把ECX、EDX寄存器用作其他用途时，也需要将它们中的参数值存储到另外某个地方。
  前面我们学习了函数调用约定的相关知识。若想进一步学习栈与寄存器，请参考相关章节内容。

其他几种类型：

__stdcall，__cdecl，__fastcall，__thiscall，__nakedcall，__pascal，__vectorcall
参数传递顺序：
1.从右到左依次入栈：__stdcall，__cdecl，__thiscall，__fastcall
2.从左到右依次入栈：__pascal
调用堆栈清理：
1.调用者清除栈。
2.被调用函数返回后清除栈。