摘要:c++++ 函数调用约定定义了调用者和被调用者之间的接口,包括传参方式、返回值调用和栈帧布局。自 c++ 诞生以来,出现了 cdecl(默认)、stdcall 和 fastcall 等不同约定。fastcall 由于性能优势近年来变得流行。栈帧管理负责存储函数数据,由调用者(cdecl)或被调用者(stdcall)负责清理。
C++ 函数调用约定和栈帧管理的历史发展与演变
函数调用约定
函数调用约定定义了调用者和被调用者之间的接口,包括:
- 传参方式:参数传递给被调用者的方式,如按值、按引用或寄存器。
- 返回值调用:返回值如何从被调用者返回到调用者。
- 栈帧布局:函数执行期间堆栈中存储数据的排列。
自 C++ 诞生以来,出现了几种不同的调用约定:
- cdecl (默认):使用栈传递函数参数和局部变量,结果值通过寄存器返回。
- stdcall:使用栈传递函数参数,通过寄存器返回结果,但调用者清理堆栈。
- fastcall:使用寄存器和栈传递函数参数,结果值通过寄存器返回。
近年来,随着编译器优化技术的进步,fastcall 调用约定因其性能优势而变得越来越流行。
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栈帧管理
栈帧是一个数据结构,它在函数执行期间存储局部变量、参数和返回地址。栈帧管理涉及:
- 创建栈帧:在函数调用时,分配一个新的栈帧来存储函数所需的数据。
- 保存寄存器:调用者将某些寄存器(如基址指针)保存在栈帧中,供函数使用。
- 清理栈帧:在函数返回时,释放栈帧并恢复寄存器。
在 C++ 中,栈帧管理通过以下机制实现:
- __cdecl:调用者负责清理栈帧。
- __stdcall:被调用者负责清理栈帧。
- __fastcall:依赖于编译器的实现。
实战案例
以下代码示例演示了 C++ 中不同函数调用约定对汇编代码的影响:
// cdecl.cpp
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
// stdcall.cpp
int __stdcall add(int a, int b) {
return a + b;
}
编译这两个文件并反汇编汇编代码:
g++ -c cdecl.cpp
g++ -c stdcall.cpp
objdump -d cdecl
objdump -d stdcall
对于 cdecl:
add:
push ebp
mov ebp, esp
push ebx
mov eax, [ebp+8]
mov ebx, [ebp+12]
add eax, ebx
pop ebx
leave
ret
对于 stdcall:
_add@8:
push ebp
mov ebp, esp ; 推送 EBP 并将 ESP 设置为 EBP
mov eax, ecx
retn 8 ; 返回值在 EAX 中,返回地址在 EIP 中,ESP 减少 8
可以看到,在 cdecl 中,调用者负责清理栈帧 (leave 指令),而在 stdcall 中,被调用者负责清理栈帧 (retn 8 指令)。