_STDCALL&_CDECL 调用约定

Posted 2022-11-30 swust_wjy

_stdcall将参数压栈是按C语言的顺序（从右到左），但与C 语言不同的是它是由被调用者将参数从栈中清除的,所以它的编译文件比_cdecl小。_stdcall是Windows API函数中默认的调用约定，VB、VFP等也采用这个约定。 
    _cdecl是C语言采用的默认调用方法，它的优点是支持printf这样的可变参数调用。 
    另外，VC++对于两种调用方法的名称转换方法也不同。

　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CALLBACK。

　　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。

　　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，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

1)调用约定(Calling convention)

    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字的修饰约定。函数调用约定有多种：

1、__stdcall调用约定

    相当于16位动态库中经常使用的 PASCAL 调用约定。在32位的 VC++5.0 中PASCAL 调用约定不再被支持（实际上它已被定义为__stdcall。函数的参数自右向左通过栈传递，被调用的函数在返回前清理传送参数的内存栈。

    _stdcall 是 Pascal 程序的缺省调用方式，通常用于 Win32 API 中，函数采用从右到左的压栈方式，自己在退出时清空堆栈。VC 将函数编译后会在函数名前面加上下划线前缀，在函数名后加上 "@" 和参数的字节数。

2、C 调用约定（即用__cdecl）

    按从右至左的顺序压参数入栈，由调用者把参数弹出栈。对于传送参数的内存栈是由调用者来维护的（正因为如此，实现可变参数的函数只能使用该调用约定）。

    _cdecl 是 C 和 C++ 程序缺省的调用方式。每一个调用它的函数都包含清空堆栈的代码，所以产生的可执行文件大小会比调用 _stdcall 函数的大。函数采用从右到左的压栈方式。VC 将函数编译后会在函数名前面加上下划线前缀。 它是 MFC 缺省调用约定。

3、__fastcall 调用约定

    "人" 如其名，它的主要特点就是快，因为它是通过寄存器来传送参数的（实际上，它用 ECX 和 EDX 传送前两个双字（DWORD）或更小的参数，剩下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内存栈）。

    _fastcall方式的函数采用寄存器传递参数，VC 将函数编译后会在函数名前面加上"@"前缀，在函数名后加上"@"和参数的字节数。

4、thiscall调用约定

    仅仅应用于 "C++" 成员函数。this 指针存放于 CX 寄存器，参数从右到左压。thiscall 不是关键词，因此不能被程序员指定。

5、naked call调用约定

    采用 1-4 的调用约定时，如果必要的话，进入函数时编译器会产生代码来保存ESI，EDI，EBX，EBP寄存器，退出函数时则产生代码恢复这些寄存器的内容。

    naked call不产生这样的代码。naked call不是类型修饰符，故必须和_declspec 共同使用。

    关键字 __stdcall、__cdecl 和 __fastcall 可以直接加在要输出的函数前，也可以在编译环境的 Setting...\\C/C++ \\Code Generation 项选择。当加在输出函数前的关键字与编译环境中的选择不同时，直接加在输出函数前的关键字有效。它们对应的命令行参数分别为/Gz、/Gd 和 /Gr。缺省状态为/Gd，即__cdecl。

2)名字修饰约定

1、修饰名(Decoration name)

    "C" 或者 "C++" 函数在内部（编译和链接）通过修饰名识别。修饰名是编译器在编译函数定义或者原型时生成的字符串。有些情况下使用函数的修饰名是必要的，如在模块定义文件里头指定输出"C++"重载函数、构造函数、析构函数，又如在汇编代码里调用"C""或"C++"函数等。修饰名由函数名、类名、调用约定、返回类型、参数等共同决定。

2、函数名修饰约定随编译种类(C或C++)和调用约定的不同而不同，下面分别说明。

a、C编译时函数名修饰约定规则：

__stdcall调用约定：

    在输出函数名前加上一个下划线前缀，后面加上一个"@"符号和其参数的字节数，格式为 _functionname@number。

__cdecl调用约定：

    仅在输出函数名前加上一个下划线前缀，格式为 _functionname。

__fastcall调用约定：

    在输出函数名前加上一个"@"符号，后面也是一个"@"符号和其参数的字节数，格式为@functionname@number。

它们均不改变输出函数名中的字符大小写，这和PASCAL调用约定不同，PASCAL约定输出的函数名无任何修饰且全部大写。

b、C++编译时函数名修饰约定规则：

__stdcall调用约定：

以"?"标识函数名的开始，后跟函数名；
函数名后面以"@@YG"标识参数表的开始，后跟参数表；
参数表以代号表示：
    X——void，

    D——char，

    E——unsigned char，

    F——short，

    H——int，

    I——unsigned int，

    J——long，

    K——unsigned long，

    M——float，

    N——double，

    _N——bool，

    ....

    PA——表示指针，后面的代号表明指针类型，如果相同类型的指针连    续出现，以"0"代替，一个"0"代表一次重复；

参数表的第一项为该函数的返回值类型，其后依次为参数的数据类型,指针标识在其所指数据类型前；
参数表后以"@Z"标识整个名字的结束，如果该函数无参数，则以"Z"标识结束。其格式为
    "?functionname@@YG*****@Z"或

    "?functionname@@YG*XZ"，

    例如

    int Test1（char *var1,unsigned long）    -----“?Test1@@YGHPADK@Z”
    void Test2（）　　　　　　　　　　　         -----“?Test2@@YGXXZ”

__cdecl调用约定：

    规则同上面的_stdcall调用约定，只是参数表的开始标识由上面的"@@YG"变为"@@YA"。VC++对函数的省缺声明是"__cedcl",将只能被C/C++调用。

__fastcall调用约定：

    规则同上面的_stdcall调用约定，只是参数表的开始标识由上面的"@@YG"变为"@@YI"。