分类： C/C++
2009-07-22 10:25:06
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
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
