函数调用约定

    技术2026-05-18  9

          使用C/C++语言开发软件的程序员经常碰到这样的问题:有时候是程序编译没有问题,但是链接的时候总是报告函数不存在(经典的LNK 2001错误),有时候是程序编译和链接都没有错误,但是只要调用库中的函数就会出现堆栈异常。这些现象通常是出现在C和C++的代码混合使用的情况下或在C++程序中使用第三方的库的情况下(不是用C++语言开发的),其实这都是函数调用约定(Calling Convention)和函数名修饰(Decorated Name)规则惹的祸。函数调用方式决定了函数参数入栈的顺序,是由调用者函数还是被调用函数负责清除栈中的参数等问题,而函数名修饰规则决定了编译器使用何种名字修饰方式来区分不同的函数,如果函数之间的调用约定不匹配或者名字修饰不匹配就会产生以上的问题。

    函数调用约定(Calling Convention)

          函数调用约定不仅决定了发生函数调用时函数参数的入栈顺序,还决定了是由调用者函数还是被调用函数负责清除栈中的参数,还原堆栈。函数调用约定有很多方式,除了常见的__cdecl,__fastcall和__stdcall之外,C++的编译器还支持thiscall方式,不少C/C++编译器还支持naked call方式。这么多函数调用约定常常令许多程序员很迷惑,到底它们是怎么回事,都是在什么情况下使用呢?下面就分别介绍这几种函数调用约定。

     


    stdcall

    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WINAPICALLB

    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

    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

     

    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_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。

     

    对于C函数,__cdecl方式的名字修饰约定是在函数名称前添加一个下划线;对于C++函数,除非特别使用extern "C",C++函数使用不同的名字修饰方式。


    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。

     


    VC的编译环境默认是使用__cdecl调用约定,也可以在编译环境的Project Setting...菜单-》C/C++ =》Code&nbsp; Generation项选择设置函数调用约定。也可以直接在函数声明前添加关键字__stdcall、__cdecl或__fastcall等单独确定函数的调用方式。在Windows系统上开发软件常用到WINAPI宏,它可以根据编译设置翻译成适当的函数调用约定,在WIN32中,它被定义为__stdcall。

     

     

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