好文轉載:對_stdcall 的理解

在C語言中,假設我們有這樣的一個函數:

int function(int a,int b)

調用時只要用result = function(1,2)這樣的方式就可以使用這個函數。但是,當高級
語言被編譯成計算機可以識別的機器碼時,有一個問題就凸現出來:在CPU中,計算機沒
有辦法知道一個函數調用需要多少個、什麼樣的參數,也沒有硬件可以保存這些參數。
也就是說,計算機不知道怎麼給這個函數傳遞參數,傳遞參數的工作必須由函數調用者
和函數本身來協調。爲此,計算機提供了一種被稱爲棧的數據結構來支持參數傳遞。

棧是一種先進後出的數據結構,棧有一個存儲區、一個棧頂指針。棧頂指針指向堆棧中
第一個可用的數據項(被稱爲棧頂)。用戶可以在棧頂上方向棧中加入數據,這個操作
被稱爲壓棧(Push),壓棧以後,棧頂自動變成新加入數據項的位置,棧頂指針也隨之修
改。用戶也可以從堆棧中取走棧頂,稱爲彈出棧(pop),彈出棧後,棧頂下的一個元素變
成棧頂,棧頂指針隨之修改。

函數調用時,調用者依次把參數壓棧,然後調用函數,函數被調用以後,在堆棧中取得
數據,並進行計算。函數計算結束以後,或者調用者、或者函數本身修改堆棧,使堆棧
恢復原裝。

在參數傳遞中,有兩個很重要的問題必須得到明確說明:

當參數個數多於一個時,按照什麼順序把參數壓入堆棧
函數調用後,由誰來把堆棧恢復原裝
在高級語言中,通過函數調用約定來說明這兩個問題。常見的調用約定有:

stdcall
cdecl
fastcall
thiscall
naked call
stdcall調用約定
stdcall很多時候被稱爲pascal調用約定,因爲pascal是早期很常見的一種教學用計算機
程序設計語言,其語法嚴謹,使用的函數調用約定就是stdcall。在Microsoft C++系列
的C/C++編譯器中,常常用PASCAL宏來聲明這個調用約定,類似的宏還有WINAPI和CALLB
ACK。

stdcall調用約定聲明的語法爲(以前文的那個函數爲例):

int __stdcall function(int a,int b)

stdcall的調用約定意味着:1)參數從右向左壓入堆棧,2)函數自身修改堆棧 3)函數
名自動加前導的下劃線,後面緊跟一個@符號,其後緊跟着參數的尺寸

以上述這個函數爲例,參數b首先被壓棧,然後是參數a,函數調用function(1,2)調用處
翻譯成彙編語言將變成:


push 2 第二個參數入棧
push 1 第一個參數入棧
call function 調用參數,注意此時自動把cs:eip入棧


而對於函數自身,則可以翻譯爲:


push ebp 保存ebp寄存器,該寄存器將用來保存堆棧的棧頂指針,可以在函數退出
時恢復
mov ebp,esp 保存堆棧指針
mov eax,[ebp + 8H] 堆棧中ebp指向位置之前依次保存有ebp,cs:eip,a,b,ebp +8指向
a
add eax,[ebp + 0CH] 堆棧中ebp + 12處保存了b
mov esp,ebp 恢復esp
pop ebp
ret 8

而在編譯時,這個函數的名字被翻譯成_function@8

注意不同編譯器會插入自己的彙編代碼以提供編譯的通用性,但是大體代碼如此。其中
在函數開始處保留esp到ebp中,在函數結束恢復是編譯器常用的方法。

從函數調用看,2和1依次被push進堆棧,而在函數中又通過相對於ebp(即剛進函數時的
堆棧指針)的偏移量存取參數。函數結束後,ret 8表示清理8個字節的堆棧,函數自己
恢復了堆棧。

cdecl調用約定
cdecl調用約定又稱爲C調用約定,是C語言缺省的調用約定,它的定義語法是:


int function (int a ,int b) //不加修飾就是C調用約定
int __cdecl function(int a,int b)//明確指出C調用約定


在寫本文時,出乎我的意料,發現cdecl調用約定的參數壓棧順序是和stdcall是一樣的
,參數首先由右向左壓入堆棧。所不同的是,函數本身不清理堆棧,調用者負責清理堆
棧。由於這種變化,C調用約定允許函數的參數的個數是不固定的,這也是C語言的一大
特色。對於前面的function函數,使用cdecl後的彙編碼變成:


調用處
push 1
push 2
call function
add esp,8 注意:這裏調用者在恢復堆棧
被調用函數_function處
push ebp 保存ebp寄存器,該寄存器將用來保存堆棧的棧頂指針,可以在函數退出
時恢復
mov ebp,esp 保存堆棧指針
mov eax,[ebp + 8H] 堆棧中ebp指向位置之前依次保存有ebp,cs:eip,a,b,ebp +8指向
a
add eax,[ebp + 0CH] 堆棧中ebp + 12處保存了b
mov esp,ebp 恢復esp
pop ebp
ret 注意,這裏沒有修改堆棧


MSDN中說,該修飾自動在函數名前加前導的下劃線,因此函數名在符號表中被記錄爲_f
unction,但是我在編譯時似乎沒有看到這種變化。

由於參數按照從右向左順序壓棧,因此最開始的參數在最接近棧頂的位置,因此當採用
不定個數參數時,第一個參數在棧中的位置肯定能知道,只要不定的參數個數能夠根據
第一個後者後續的明確的參數確定下來,就可以使用不定參數,例如對於CRT中的sprin
tf函數,定義爲:

int sprintf(char* buffer,const char* format,...)

由於所有的不定參數都可以通過format確定,因此使用不定個數的參數是沒有問題的。

fastcall
fastcall調用約定和stdcall類似,它意味着:

函數的第一個和第二個DWORD參數(或者尺寸更小的)通過ecx和edx傳遞,其他參數通過
從右向左的順序壓棧
被調用函數清理堆棧
函數名修改規則同stdcall
其聲明語法爲:int fastcall function(int a,int b)

thiscall
thiscall是唯一一個不能明確指明的函數修飾,因爲thiscall不是關鍵字。它是C++類成
員函數缺省的調用約定。由於成員函數調用還有一個this指針,因此必須特殊處理,th
iscall意味着:

參數從右向左入棧
如果參數個數確定,this指針通過ecx傳遞給被調用者;如果參數個數不確定,this指針
在所有參數壓棧後被壓入堆棧。
對參數個數不定的,調用者清理堆棧,否則函數自己清理堆棧
爲了說明這個調用約定,定義如下類和使用代碼:

class A
{
public:
int function1(int a,int b);
int function2(int a,...);
};
int A::function1 (int a,int b)
{
return a+b;
}
#include
int A::function2(int a,...)
{
va_list ap;
va_start(ap,a);
int i;
int result = 0;
for(i = 0 i < a i ++)
{
result += va_arg(ap,int);
}
return result;
}
void callee()
{
A a;
a.function1 (1,2);
a.function2(3,1,2,3);
}

callee函數被翻譯成彙編後就變成:


//函數function1調用
0401C1D push 2
00401C1F push 1
00401C21 lea ecx,[ebp-8]
00401C24 call function1 注意,這裏this沒有被入棧
//函數function2調用
00401C29 push 3
00401C2B push 2
00401C2D push 1
00401C2F push 3
00401C31 lea eax,[ebp-8] 這裏引入this指針
00401C34 push eax
00401C35 call function2
00401C3A add esp,14h

可見,對於參數個數固定情況下,它類似於stdcall,不定時則類似cdecl

naked call
這是一個很少見的調用約定,一般程序設計者建議不要使用。編譯器不會給這種函數增
加初始化和清理代碼,更特殊的是,你不能用return返回返回值,只能用插入彙編返回
結果。這一般用於實模式驅動程序設計,假設定義一個求和的加法程序,可以定義爲:


__declspec(naked) int add(int a,int b)
{
__asm mov eax,a
__asm add eax,b
__asm ret
}

注意,這個函數沒有顯式的return返回值,返回通過修改eax寄存器實現,而且連退出函
數的ret指令都必須顯式插入。上面代碼被翻譯成彙編以後變成:


mov eax,[ebp+8]
add eax,[ebp+12]
ret 8


注意這個修飾是和__stdcall及cdecl結合使用的,前面是它和cdecl結合使用的代碼,對
於和stdcall結合的代碼,則變成:

__declspec(naked) int __stdcall function(int a,int b)
{
__asm mov eax,a
__asm add eax,b
__asm ret 8 //注意後面的8
}

至於這種函數被調用,則和普通的cdecl及stdcall調用函數一致。

函數調用約定導致的常見問題
如果定義的約定和使用的約定不一致,則將導致堆棧被破壞,導致嚴重問題,下面是兩
種常見的問題:

函數原型聲明和函數體定義不一致
DLL導入函數時聲明瞭不同的函數約定
以後者爲例,假設我們在dll種聲明瞭一種函數爲:

__declspec(dllexport) int func(int a,int b);//注意,這裏沒有stdcall,使用的是
cdecl
使用時代碼爲:

typedef int (*WINAPI DLLFUNC)func(int a,int b);
hLib = LoadLibrary(...);
DLLFUNC func = (DLLFUNC)GetProcAddress(...)//這裏修改了調用約定
result = func(1,2);//導致錯誤

由於調用者沒有理解WINAPI的含義錯誤的增加了這個修飾,上述代碼必然導致堆棧被破
壞,MFC在編譯時插入的checkesp函數將告訴你,堆棧被破壞了。
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