函数的调用惯例

TAG: 调用惯例, cdecl, stdcall, fastcall, thiscall 
DATE: 2013-08-06

什么是调用惯例

调用惯例(Calling Conventions)指计算机程序执行时调用函数或过程的一些约定，包括：

1. 函数的参数是通过栈还是寄存器传递？
2. 如果通过栈传递，顺序是怎样的，是从左至右入栈还是相反。
3. 谁负责清理栈，是调用者还是被调用者？

从清理栈的角度来讲，调用惯例可分为三类：函数的调用者清理，函数清理，混合清理（有时由调用者清理，有时由函数自己清理）。

调用者清理

著名的cdecl就是由函数调用者清理栈的调用惯例。 cdecl是基于c语言的调用惯例，也是x86机器上大多数C编译器采用的调用惯例。

函数的返回结果多通过EAX寄存器返回。 对于32位机器，EAX能容纳4个字节。 整数或内存地址（指针），通过EAX寄存器返回是没有问题的。 超过4个字节的结构体呢？如何返回？

通过阅读 http://en.wikipedia.org/wiki/X86_calling_conventions，我找到了答案。 对于较小的结构体或对象，可以通过EAX:EDX寄存器对返回。 对于超大的对象或结构体，caller在调用函数之前会分配出内存空间，然后把这个空间地址作为第一个参数隐式地传给函数。被调用的函数callee把结果写进这片内存空间，再pop空间地址，之后才返回。 对于浮点数的结果，似乎是通过 ST0 x87 register(浮点寄存器)返回的。

因为调用者知道为参数分配了多少栈空间，所以由调用者清理栈就有一个好处： 为参数分配的栈空间大小可以动态决定。 因此cdecl支持可变参数的函数的调用，例如printf。

如果强迫某个函数使用cdecl调用惯例，可以在函数声明中加_cdecl关键字，如：

void _cdecl funct();

函数自己清理

pascal，stdcall，fastcall都是由函数来清理栈。 通过阅读程序的汇编代码，可以很容易识别这类调用惯例。因为函数返回前会清理栈。

pascal是基于PASCAL编程语言的函数调用惯例。 参数按照从左到右的顺序压栈（和cdecl的入栈顺序相反）。 OS/2 1.x，Microsoft Windows 3.x 和 Borland Delphi 1.x中的16位API都使用这种函数调用惯例。

stdcall是从pascal调用惯例演变出来的，和pascal不同的是，stdcall以从右到左的顺序对参数压栈。 返回值存储在EAX寄存器中。Win32 API就是采用的这种调用惯例。

fastcall是混合使用寄存器和栈来存储函数的参数，比如把前两个参数存储在寄存器中，其余的参数入栈。 有Microsoft fastcall和Borland fastcall等不同的实现。

由函数自己清理栈的好处在于：调用者不需要每次调用函数之后都清理栈，从而节省了不少代码， 从而生成的二进制文件比较小。坏处在于，由于清理栈的代码是事先生成在函数体内， 所以不能支持可变参数的函数。

混合清理

混合清理的代表是thiscall，对C++中非静态成员函数使用的就是这种调用惯例。

对于gcc编译器来说，thiscall几乎和cdecl相同：函数调用者负责清理栈，参数按从右到左的顺序入栈。 不同的是，thiscall最后会把this指针压栈，就好象它是函数的第一个参数。（其实也是的吧）

对于Microsoft VC++编译器，thiscall类似于Windows API的stdcall，函数的参数从右到左压栈，由参数来清理栈。和stdcall不同的是，thiscall会通过ECX寄存器来传递this指针。因为由函数自己清理栈不支持可变参数的函数调用，所以对于可变参数的函数，则由函数的调用者来清理栈。这是thiscall的灵活之处。

总结

调用惯例	出栈方	参数传递	名字修饰
cdecl	函数调用方	从右至左的顺序压参数入栈	下划线+函数名
pascal	函数本身	从左至右的顺序入栈	较为复杂，参见pascal文档
stdcall	函数本身	从右至左的顺序压参数入栈	下划线+函数名+@+参数的字节数， 如函数 int func(int a, double b)的修饰名是 _func@12
fastcall	函数本身	头两个 DWORD(4字节)类型或者更少字节的参数 被放入寄存器，其他剩下的参数按从右至左的顺序入栈	@+函数名+@+参数的字节数
thiscall	不一定	从右至左的顺序压参数入栈（有时会通过寄存器传递this指针）	不详