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宏WINAPI和几种调用约定

2024-07-22 05:03:46   222人阅读

在VC SDK的WinDef.h中，宏WINAPI被定义为__stdcall，这是C语言中一种调用约定，常用的还有__cdecl和__fastcall。这些调用约定会对我们的代码产生什么样的影响？让我们逐个分析。

首先，在x86平台上，用VC编译这样一段代码：

 1 int __cdecl TestC(int n0, int n1, int n2, int n3, int n4, int n5) 2 { 3     int n = n0 + n1 + n2 + n3 + n4 + n5; 4     return n; 5 } 6  7 int __stdcall TestStd(int n0, int n1, int n2, int n3, int n4, int n5) 8 { 9     int n = n0 + n1 + n2 + n3 + n4 + n5;10     return n;11 }12 13 int __fastcall TestFast(int n0, int n1, int n2, int n3, int n4, int n5)14 {15     int n = n0 + n1 + n2 + n3 + n4 + n5;16     return n;17 }18 19 int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])20 {21     TestC(0, 1, 2, 3, 4, 5);22     TestStd(0, 1, 2, 3, 4, 5);23     TestFast(0, 1, 2, 3, 4, 5);24     return 0;25 }

然后在main函数的开始出设置断点、开始调试。

首先，我们会看到编译器为__cdecl产生的汇编代码：

;main函数中的调用代码
    TestC(0, 1, 2, 3, 4, 5);013F243E  push        5013F2440  push        4013F2442  push        3013F2444  push        2013F2446  push        1013F2448  push        0013F244A  call        TestC (13F11D1h)013F244F  add         esp,18h

;TestC函数的实现，省略无关代码
int __cdecl TestC(int n0, int n1, int n2, int n3, int n4, int n5){013F1400  push        ebp013F1401  mov         ebp,esp013F1403  ...
          ...
013F1439  mov         esp,ebp013F143B  pop         ebp013F143C  ret

由以上代码可以发现，main函数中调用TestC函数时，将6个参数由右至左依次压栈，也就是全部参数都通过栈传递。在TestC函数ret时，并没有清理栈上的参数，而是在main函数中通过调整esp来清理的。正因为如此，使得__cdecl可以支持参数个数不定的函数调用，如 ：

void f(char* fmt, ...);

再来看一下__stdcall的汇编代码：

;main函数中的调用代码
    TestStd(0, 1, 2, 3, 4, 5);00FB2452  push        500FB2454  push        400FB2456  push        300FB2458  push        200FB245A  push        100FB245C  push        000FB245E  call        TestStd (0FB11E0h);TestStd函数的实现，省略无关代码int __stdcall TestStd(int n0, int n1, int n2, int n3, int n4, int n5){00FB1840  push        ebp00FB1841  mov         ebp,esp00FB1843  ...
          ...

00FB1879  mov         esp,ebp00FB187B  pop         ebp00FB187C  ret         18h

以上代码中，main函数中调用TestStd函数时，将6个参数由右至左依次压栈，这一点与__cdecl相同。不同的是在TestStd函数ret时，清理掉了栈上的6个参数（18h = 4 * 6）。

最后看一下__fastcall产生的代码：

;main函数中的调用代码
    TestFast(0, 1, 2, 3, 4, 5);00FB2463  push        500FB2465  push        400FB2467  push        300FB2469  push        200FB246B  mov         edx,100FB2470  xor         ecx,ecx00FB2472  call        TestFast (00FB11E5)
;TestFast函数的实现，省略无关代码int __fastcall TestFast(int n0, int n1, int n2, int n3, int n4, int n5){00FB1880  push        ebp00FB1881  mov         ebp,esp00FB1883  ...
          ...

00FB18C1  mov         esp,ebp00FB18C3  pop         ebp00FB18C4  ret         10h

与以上两个调用约定显著不同的是，__fastcall使用ecx和edx来传递前两个参数（如果有的话），剩余的参数依然按照从右到左的顺序压栈传递。并且在函数ret时，类似于__stdcall，会清理通过栈传递的参数（此处为4个，10h = 4 * 4）。

接下来看一下x64平台上产生的代码：

;main函数中的调用代码
000000013F3111A0  ...
                  ...000000013F3111AA  sub         rsp,30h000000013F3111AE  ...
                  ...    TestC(0, 1, 2, 3, 4, 5);000000013F3111C1  mov         dword ptr [rsp+28h],5000000013F3111C9  mov         dword ptr [rsp+20h],4000000013F3111D1  mov         r9d,3000000013F3111D7  mov         r8d,2000000013F3111DD  mov         edx,1000000013F3111E2  xor         ecx,ecx000000013F3111E4  call        TestC (13F31100Ah)    TestStd(0, 1, 2, 3, 4, 5);000000013F3111E9  mov         dword ptr [rsp+28h],5000000013F3111F1  mov         dword ptr [rsp+20h],4000000013F3111F9  mov         r9d,3000000013F3111FF  mov         r8d,2000000013F311205  mov         edx,1000000013F31120A  xor         ecx,ecx000000013F31120C  call        TestStd (13F311019h)    TestFast(0, 1, 2, 3, 4, 5);000000013F311211  mov         dword ptr [rsp+28h],5000000013F311219  mov         dword ptr [rsp+20h],4000000013F311221  mov         r9d,3000000013F311227  mov         r8d,2000000013F31122D  mov         edx,1000000013F311232  xor         ecx,ecx000000013F311234  call        TestFast (13F31101Eh)
000000013F311239  ...
                  ...

000000013F31123B  add         rsp,30h
000000013F31123F  ...
                  ...
;TestC函数的实现，省略无关代码int __cdecl TestC(int n0, int n1, int n2, int n3, int n4, int n5){000000013F311080  mov         dword ptr [rsp+20h],r9d000000013F311085  mov         dword ptr [rsp+18h],r8d000000013F31108A  mov         dword ptr [rsp+10h],edx000000013F31108E  mov         dword ptr [rsp+8],ecx000000013F311092  ...
                  ...000000013F3110D1  ret
;TestStd函数的实现，省略无关代码int __stdcall TestStd(int n0, int n1, int n2, int n3, int n4, int n5){000000013F3110E0  mov         dword ptr [rsp+20h],r9d000000013F3110E5  mov         dword ptr [rsp+18h],r8d000000013F3110EA  mov         dword ptr [rsp+10h],edx000000013F3110EE  mov         dword ptr [rsp+8],ecx000000013F3110F2  ...
                  ...000000013F311131  ret
;TestFast函数的实现，省略无关代码int __fastcall TestFast(int n0, int n1, int n2, int n3, int n4, int n5){000000013F311140  mov         dword ptr [rsp+20h],r9d000000013F311145  mov         dword ptr [rsp+18h],r8d000000013F31114A  mov         dword ptr [rsp+10h],edx000000013F31114E  mov         dword ptr [rsp+8],ecx000000013F311152  ...
                  ...000000013F311191  ret

可以看到，编译器忽略了3个不同的调用约定keyword，而为它们产生了同样的代码：调用者使用rcx/ecx、rdx/edx、r8/r8d、r9/r9d来传递前4个参数，剩余的参数通过栈传递，这有些类似于x86下的__fastcall，不同的是，栈上保留了前4个参数的存储空间。而且类似于x86下的__cdecl，函数ret时不会清理栈，栈的平衡由调用者负责。

在Debug版的代码中，TestXXX函数的开始处，首先将rcx/ecx、rdx/edx、r8/r8d、r9/r9d中的值拷贝到栈上预留的空间里，应该是为了方便调试。在Release版中，这些预留空间有时被用来备份某个通用寄存器的值。

x64下的这种调用约定，像是__fastcall和__cdecl的一个结合，既提高了性能又能支持不定个数的参数。

调用约定是代码函数化、模块化的基础，其实就是一种参数传递、栈平衡的策略。我们在代码中使用一个函数时，只需要提供函数声明，编译器就可以依照约定产生出调用这个函数的机器码，而在被调用的函数中，也是按照约定知道参数如何传递过来及如何使用。

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