C&C++ Calling Convention

时间:2020-12-15 16:41:32

tkorays(tkorays@hotmail.com)

调用约定(Calling Convention) 是计算机编程中一个比较底层的设计,它主要涉及:

  • 函数参数通过寄存器传递还是栈?
  • 函数参数从左到右还是从右到左压栈?
  • 是否支持可变参数函数(vararg function or variadic function)。
  • 是否需要函数原型?
  • 怎么修饰函数名,唯一标识函数?
  • 调用者(caller)还是被调用者(called or callee)清理堆栈?

1. Calling Conventions

在C和C++中有几种调用约定:__cdecl, __stdcall, __fastcall, __thiscall, __clrcall, __vectorcall。下面首先介绍几种调用约定。

1.1 __cdecl

C Declaration Calling Convention,C声明调用约定。它是C和C++默认的调用约定。特点:

  • 堆栈由调用者清除(手动清除)。
  • 参数从右到左压栈。
  • 支持可变参数(函数自己并不知道自己有多少个参数,因此需要调用者来清除)。
  • 编译后函数名改编为:“_函数名”。如_funcname。

1.2 __stdcall

Standard Calling Convention,标准调用约定。又称为Pascal Convention。特点:

  • 被调用函数自动将参数弹出栈。
  • 参数从右到坐压栈(和__cdecl一样),如果调用类的成员函数,最后压入this指针。
  • 需要一个函数原型,不支持变参函数。
  • 函数名改编:“_函数名@参数字节大小十进制”。如_funcname@8。

1.3 __fastcall

Fast Calling Convention,快速调用约定。通过使用寄存器解决效率问题。特点:

  • 函数参数部分通过寄存器传递,函数中最左的两个DWORD(寄存器大小是双字)或者更小的参数,通过寄存器传递。剩下的从右到左堆栈传递。
  • 函数名改编:“@函数名@函数参数字节大小十进制”。
  • 返回方式同__stdcall。

1.4 __thiscall

主要用于x86系统中C++的类的成员函数调用,使用寄存器ecx来传递this指针。参数从右往左压栈,返回方式同__stdcall,由被调用者自己清除堆栈。

1.5 __clrcall

__clrcall是C++ .Net里面的。

1.6 __vectorcall

要求尽可能在寄存器中传递参数。函数名改编为”@@函数名@参数字节数十进制”。这是微软自己添加的标准。 总结

除了__cdecl(以及__clrcall),其他的都是被调用者清除堆栈。

2. 函数名修饰

2.1 C++中函数名修饰

在C语言中不存在重载,因此不需要担心同名函数问题,但是在C++中,使用C中的函数名修饰方式就存在问题。对于重载的函数,仅仅凭函数名和参数内存大小无法完全区分;类的成员函数表示并没有说明。所以在C++中,对于函数名改编需要一套策略。函数名格式大致如?FuncName@@YGXZ这种形式。

  • 修饰名以?开始,后面接函数名。
  • 函数名后为@@YG@@YA@@YI,分别代表stdcall、cdecl、fastcall。
  • @@YG等后面接着参数类型字符,第一个表示返回值类型。
  • 字符串以@Z结束,如果函数没有参数,则直接以Z结束。

参数符号如下:

  • 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: 指针
  • PB: const指针
  • U: struct

所以int __stdcall fa();可以改编为:?fa@@YGHXZchar* fb(int,bool);改编为?fb@@YAPADH_N@Z

所以在C++中函数名改编和C不同,如果需要遵循C中的改编方式,可以使用extern "C"{}

2.2 C++成员函数名修饰

类的成员函数的调用方式为thiscall,其函数名修饰方式和普通函数有些差别。成员函数名改编需在函数名和参数中间插入类名。且需要指定函数一些性质,如

  • public为@@QAE,protected为@@IAE,private为@@AAE
  • 如果函数声明为const,则public为@QBE,protected为@@IBE,private为@@ABE
  • 如果参数类型是类实例的引用,则使用“AAV1”,const引用则为ABV1

如:

  • ?FuncA@ClassA@@QAEXH@Z表示void ClassA::FuncA(int);
  • ?FuncB@ClassA@@QAEXABV1@Z表示void ClassA::FuncB(const ClassA&);