C語言函數呼叫約定和返回值詳情

2022-07-14 22:03:45

一、函數呼叫約定

_cdecl：C呼叫約定
_stdcall：Windows標準的呼叫約定
_fastcall：快速呼叫約定
_thiscall：C++的成員函數呼叫約定

以上的函數呼叫約定入參都是從右向左，只有PASCAL從左向右

函數呼叫約定不同，會影響函數生成的符號名，函數入參順序，形參記憶體的清理者

1. 影響函數生成的符號名

在一個檔案中寫_cdecl的函數宣告：

在另一個檔案中寫_stdcall的函數定義：

我們編譯連結一下：

連結器找不到__cdecl sum這個函數呼叫的定義，將宣告的地方改成__stdcall就可以連結成功

2. 影響形參記憶體的釋放者

_stdcall

形參記憶體還是由呼叫方開闢

ret表示把棧頂元素的值（呼叫處下一條指令的地址）賦給PC暫存器，並出棧棧頂元素（修改esp）
ret 8表示在ret操作的基礎上，執行執行指令add esp, 8

_fastcall

可以看到在_fastcall呼叫約定中，call指令前面並沒有push操作，而是通過暫存器把實參傳遞到形參（沒有壓棧出棧，速度很快），實參在呼叫方棧幀上，形參在被呼叫方棧幀上

在_fastcall呼叫約定中，最多隻能通過暫存器將最左邊8位元組的實參帶給形參，多於8位元組的實參還是通過push的方式帶給呼叫方的形參

我們給sum傳入三個引數，看看是誰釋放形參記憶體：

這就很清楚了，一共3個引數，左邊的2個引數通過暫存器傳遞不需要清理記憶體，只有一個形參記憶體需要釋放，所以顯示ret 4

對於sum函數的第一個區域性變數temp，在_cdecl和_stdcall中都是通過ebp-4存取的，形參是通過ebp正向偏移存取，因為形參記憶體在呼叫方的棧幀上

而在_fastcall中是通過暫存器把左邊的8位元組實參帶給sum的形參，並存放在sum函數的棧幀上：

mov edx, dword ptr [ebp-8]
mov ecx, dword ptr [ebp-4]

所以對於sum函數的第一個區域性變數temp，只能通過ebp-0Ch存取

_thiscall

對引數個數不確定的，呼叫者清理堆疊，否則被呼叫者清理堆疊

二、函數的返回值

函數的返回值分為內建型別（char、short、int、long、float、double等）、結構體型別、union、enum等

1. 0 < 返回值 <= 4位元組

通過eax暫存器帶出

2. 4位元組 < 返回值 <= 8位元組

#include <stdio.h>

typedef struct  {
	int a;
	int b;
}Data;

Data sum(Data a, Data b) {
	Data temp = { 0 };
	temp.a = a.a + b.a;
	return temp;
}
int main() {
	Data a = { 10 }; 
	Data b = {20};  
	Data ret = { 0 }; 
	ret = sum(a, b);
	return 0;
}

可以看到，4位元組 < 返回值 <= 8位元組時，通過eax和edx暫存器帶出

3. 返回值 > 8位元組

#include <stdio.h>

typedef struct  {
	int a[20];
}Data;

Data sum(Data a, Data b) {
	Data temp = { 0 };
	temp.a[0] = a.a[0] + b.a[0];
	return temp;
}

int main() {
	Data a = { 10 };
	Data b = {20};
	Data ret = { 0 };
	ret = sum(a, b);
	return 0;
}

壓引數的時候，沒有使用push指令，因為暫存器不夠用，故使用了迴圈拷貝的方法，從實參的空間拷貝到形參的空間

產生臨時量有三個地方：函數呼叫前，函數呼叫時return的地方，函數呼叫完成時。在接收大於8位元組返回值時，是在函數呼叫前產生臨時量，並把臨時量記憶體的地址壓棧，而這個臨時量是用來接收返回值的

我們看到不僅僅壓棧了實參a、b，還壓棧了臨時量的地址，可以把sum函數簡單理解為如下形式：

Data sum(void* tmp_address, Data a, Data b);

我們看一下sum函數中return時的組合指令是如何待會80位元組的返回值的

最後通過eax把臨時量的地址帶出來，呼叫函數就可以通過eax拿到sum函數的返回值了

如果臨時量在函數呼叫前產生，那被呼叫函數返回的時候，肯定是通過ebp+8存取臨時量並寫入返回值。因為ebp指向的空間儲存了呼叫函數的棧底地址，ebp+4指向的空間儲存了call指令下一條指令的地址，ebp+8指向最後一個壓棧的實參，即用於帶出返回值的臨時量的地址

返回方式：

返回值空間在[1,4]，用eax暫存器
返回值空間在[5,8]，用eax、edx暫存器
返回值空間大於8位元組時，函數呼叫前產生臨時量用於儲存返回值，並把這個臨時量的地址作為最後一個實參壓棧，在被呼叫函數中通過ebp+8存取該臨時量的地址

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