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C++ 函数调用约定的演进与趋势

c++++函数调用约定演进主要有:cdecl(参数右到左压入堆栈)、stdcall(参数左到右压入,调用者负责清理堆栈)、fastcall(前4个参数在寄存器,其余压入堆栈)、thiscall(专门用于成员函数,this指针为首参),最近趋势是x64调用约定(使用寄存器和堆栈组合,根据函数特征优化调用)。

C++ 函数调用约定的演进与趋势

C++ 函数调用约定的演进与趋势

导言
函数调用约定定义了编译器如何传递参数。C++ 经历了多次函数调用约定演进,这些演进对程序性能产生了重大影响。本文将探讨 C++ 函数调用约定的演进,并展示实时用例。

早期调用约定
早期的 C++ 编译器使用 cdecl 调用约定,其中参数按从右到左的顺序压入堆栈。这简单高效,但容易出现堆栈溢出。

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stdcall 调用约定
为了解决堆栈溢出问题,stdcall 调用约定被引入。它将参数按从左到右的顺序压入堆栈,并在函数返回时由调用者负责清理堆栈。这避免了堆栈溢出,但对调用者来说效率较低。

fastcall 调用约定
fastcall 调用约定是一种混合调用约定,将前 4 个参数放在寄存器中,其余参数压入堆栈。这提高了使用少量参数的函数的性能。

thiscall 调用约定
thiscall 调用约定专门用于成员函数,其中 this 指针作为第一个参数传递。这允许编译器优化成员函数调用。

实战案例
考虑以下 C++ 代码:

int sum(int a, int b) {
  return a + b;
}

int main() {
  int result = sum(1, 2);
  cout << result << endl;
  return 0;
}

使用 cdecl 调用约定时,参数按从右到左的顺序压入堆栈:

+--------------------+
| 2                    | <- a
+--------------------+
| 1                    | <- b
+--------------------+

使用 stdcall 调用约定时,参数按从左到右的顺序压入堆栈,并由调用者负责清理堆栈:

+--------------------+
| 1                    | <- b
+--------------------+
| 2                    | <- a
+--------------------+
| ret_addr (function return address) |
+--------------------+

使用 fastcall 调用约定时,前 4 个参数放在寄存器中,其余参数压入堆栈:

| rax | rbx | rcx | rdx | ... (remaining params in stack) |

趋势
最近的 C++ 编译器趋势是使用 x64 调用约定,它使用寄存器和堆栈的组合来传递参数,并根据函数的特定特征优化调用约定。

结论
C++ 函数调用约定随着时间的推移而演进,以提高性能和减少堆栈溢出。理解不同调用约定的细微差别对于优化 C++ 代码的性能至关重要。

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