C++ 调用约定：`__cdecl` 与 `__stdcall` 的区别详解
在C/C++编程中，调用约定（Calling Convention）是函数调用过程中参数传递、栈清理、返回值处理等规则的集合。不同的调用约定决定了函数参数如何传递（通过寄存器或栈）、函数返回时由谁清理栈、以及如何处理返回值。
本文将详细讨论两种常见的调用约定：__cdecl 和 __stdcall，并通过代码示例说明它们的差异及适用场景。
1. 什么是调用约定？
调用约定是一套规则，用于规定函数调用时参数的传递顺序、寄存器的使用情况以及栈帧的清理方式。它在程序运行时尤其重要，因为错误的调用约定可能导致程序崩溃或出现未定义行为。
在x86_64架构上，C/C++函数调用通常会依照一定的约定来传递参数：
- 参数是通过寄存器或栈传递的。
- 返回值通过寄存器传递。
- 栈的清理可以由调用者或被调用者负责，具体取决于调用约定。
2. __cdecl 调用约定
__cdecl 是 C/C++ 中的默认调用约定之一，它具有以下特点：
- 参数传递顺序：参数从右至左依次压入栈中。
- 栈清理：由调用者负责清理栈上的参数，这意味着每次调用函数时，调用者必须在函数返回后手动调整栈指针。
- 可变参数支持：因为调用者负责清理栈，这种调用约定天然支持可变参数函数（如
printf）。
__cdecl 调用约定的优缺点：
- 优点：
- 支持可变参数函数，适合需要灵活处理参数数量的函数。
- 缺点：
- 栈清理由调用者负责，如果频繁调用函数，栈清理开销会较大。
3. __stdcall 调用约定
__stdcall 是另一种常见的调用约定，特别是在Windows API中大量使用。它的主要特点如下：
- 参数传递顺序：参数同样从右至左依次压入栈中。
- 栈清理：由被调用者（即函数本身）负责清理栈上的参数。在函数执行完毕并返回前，函数会自动调整栈指针。
- 不可变参数：由于被调用者负责栈清理，无法支持可变参数函数。
__stdcall 调用约定的优缺点：
- 优点：
- 减少了调用者的栈管理负担，代码更简洁。
- 在固定参数函数中效率较高，因为调用者无需关心栈指针的调整。
- 缺点：
- 不支持可变参数函数。
- 被广泛用于Windows API和某些平台特定的库中，因此不如
__cdecl灵活。
4. __cdecl 和 __stdcall 的具体区别
4.1 栈清理方式不同
__cdecl：调用者负责清理栈。这意味着每次调用函数后，调用者需要在汇编代码中清理参数（通常通过增加ESP或RSP寄存器的值）。__stdcall：被调用者负责清理栈。在函数返回时，栈的清理操作由函数自动完成，调用者不需要额外的栈清理步骤。
4.2 参数传递顺序相同
无论是 __cdecl 还是 __stdcall，参数都从右至左压入栈中。这意味着在定义类似于 int add(int a, int b) 的函数时，参数 b 会比 a 先压入栈。
4.3 可变参数支持
__cdecl：支持可变参数函数，例如printf()。这是因为调用者负责栈的清理，可以灵活处理参数的数量。__stdcall：不支持可变参数函数，因为函数本身不知道需要清理多少参数。
5. 代码示例
为了更深入理解 __cdecl 和 __stdcall 之间的区别，我们需要查看编译器在底层生成的汇编代码。这将帮助我们看到它们在栈管理、参数传递和返回值处理上的不同之处。
1. __cdecl 调用约定的汇编代码
在 __cdecl 调用约定中，调用者（函数调用者）负责清理栈上的参数。让我们通过一个简单的示例函数来说明：
示例代码
int CDECL add_cdecl(int a, int b) {
return a + b;
}
int main() {
int result = add_cdecl(10, 20);
return 0;
}
对应的汇编代码（简化版）：
; main 函数部分
push 20 ; 将参数 b 压入栈
push 10 ; 将参数 a 压入栈
call add_cdecl ; 调用 add_cdecl 函数
add esp, 8 ; 调用者负责清理栈上两个参数（每个参数4字节，共8字节）
; add_cdecl 函数部分
add_cdecl:
mov eax, [esp+4] ; 从栈上读取参数 a
mov edx, [esp+8] ; 从栈上读取参数 b
add eax, edx ; 计算 a + b
ret ; 返回，不清理栈
分析：
- 参数传递：
__cdecl将参数从右向左依次压入栈，因此b（20）比a（10）先压入栈。 - 栈清理：在
add_cdecl返回后，main函数调用add esp, 8来手动清理栈上的参数。栈清理的责任在调用者。 - 返回值：
add_cdecl使用eax寄存器返回结果。
2. __stdcall 调用约定的汇编代码
与 __cdecl 不同，__stdcall 调用约定要求由被调用者（函数本身）负责清理栈上的参数。这是它与 __cdecl 最大的区别。
示例代码
int STDCALL add_stdcall(int a, int b) {
return a + b;
}
int main() {
int result = add_stdcall(10, 20);
return 0;
}
对应的汇编代码（简化版）：
; main 函数部分
push 20 ; 将参数 b 压入栈
push 10 ; 将参数 a 压入栈
call add_stdcall ; 调用 add_stdcall 函数
; 此处没有栈清理代码，因为由被调用者清理栈
; add_stdcall 函数部分
add_stdcall:
mov eax, [esp+4] ; 从栈上读取参数 a
mov edx, [esp+8] ; 从栈上读取参数 b
add eax, edx ; 计算 a + b
ret 8 ; 返回时自动清理8字节的栈参数（两个参数，每个4字节）
分析：
- 参数传递：和
__cdecl一样，__stdcall也会从右向左将参数压入栈。 - 栈清理：
add_stdcall函数在返回时，通过ret 8来自动清理栈上的参数。这里的8表示函数清理8字节（两个参数各占4字节）。调用者不再需要手动清理栈，这也是__stdcall的特性。 - 返回值：同样通过
eax寄存器返回结果。
6. 使用场景
6.1 __cdecl 的典型场景：
- 跨平台开发：
__cdecl是 C/C++ 的默认调用约定，广泛用于跨平台代码中。 - 可变参数函数：对于像
printf()这样的可变参数函数，__cdecl是必须的，因为调用者能够灵活控制传递的参数数量。
6.2 __stdcall 的典型场景：
- Windows API：
__stdcall是 Windows API 中的标准调用约定，许多系统调用和库函数都依赖它。 - 固定参数函数：在函数参数数量固定的情况下，
__stdcall可以减少调用者的负担，并且避免栈清理上的错误。
7. 调试和性能优化中的考虑
-
调试：在调试时，了解调用约定能够帮助开发者识别问题。对于
__cdecl调用约定，崩溃或错误可能与栈清理有关，因为调用者需要手动管理栈。在调试中，你可以通过调试器查看栈帧来验证栈清理是否正确。 -
性能优化：
__stdcall通常比__cdecl更高效，尤其在固定参数函数中，因为它减少了调用者的栈管理开销。不过，在需要处理可变参数或跨平台时，__cdecl是更灵活的选择。
8. 总结
在C/C++开发中，选择合适的调用约定是确保程序性能、可维护性和兼容性的关键。__cdecl 和 __stdcall 这两种调用约定虽然在参数传递顺序上相同，但在栈清理和适用场景上有显著差异：
__cdecl：调用者清理栈，支持可变参数，适合通用和跨平台编程。__stdcall：被调用者清理栈，不支持可变参数，主要用于Windows API和固定参数的函数。
