演员李舜年龄:DLL中调用约定和名称修饰（一）

DLL中调用约定和名称修饰（一）

调用约定（Calling Convention）是指在程序设计语言中为了实现函数调用而建立的一种协议。这种协议规定了该语言的函数中的参数传送方式、参数是否可变和由谁来处理堆栈等问题。不同的语言定义了不同的调用约定。

在C++中，为了允许操作符重载和函数重载，C++编译器往往按照某种规则改写每一个入口点的符号名，以便允许同一个名字（具有不同的参数类型或者是不同的作用域）有多个用法，而不会打破现有的基于C的链接器。这项技术通常被称为名称改编（Name Mangling）或者名称修饰（Name Decoration）。许多C++编译器厂商选择了自己的名称修饰方案。

因此，为了使其它语言编写的模块（如Visual Basic应用程序、Pascal或Fortran的应用程序等）可以调用C/C++编写的DLL的函数，必须使用正确的调用约定来导出函数，并且不要让编译器对要导出的函数进行任何名称修饰。

1．调用约定（Calling Convention）

调用约定用来处理决定函数参数传送时入栈和出栈的顺序（由调用者还是被调用者把参数弹出栈），以及编译器用来识别函数名称的名称修饰约定等问题。在Microsoft VC++ 6.0中定义了下面几种调用约定，我们将结合汇编语言来一一分析它们：

1、__cdecl

__cdecl是C/C++和MFC程序默认使用的调用约定，也可以在函数声明时加上__cdecl关键字来手工指定。采用__cdecl约定时，函数参数按照从右到左的顺序入栈，并且由调用函数者把参数弹出栈以清理堆栈。因此，实现可变参数的函数只能使用该调用约定。由于每一个使用__cdecl约定的函数都要包含清理堆栈的代码，所以产生的可执行文件大小会比较大。__cdecl可以写成_cdecl。

下面将通过一个具体实例来分析__cdecl约定：

在VC++中新建一个Win32 Console工程，命名为cdecl。其代码如下：

int __cdecl Add(int a, int b);         //函数声明

void main()

{

       Add(1,2);                                   //函数调用

}

int __cdecl Add(int a, int b)          //函数实现

{

       return (a + b);

}

函数调用处反汇编代码如下：

;Add(1,2);

push                     2                                        ;参数从右到左入栈，先压入2

push        1                                         ;压入1

call          @ILT+0(Add) (00401005)    ;调用函数实现

add           esp,8                                   ;由函数调用清栈

2、__stdcall

__stdcall调用约定用于调用Win32 API函数。采用__stdcal约定时，函数参数按照从右到左的顺序入栈，被调用的函数在返回前清理传送参数的栈，函数参数个数固定。由于函数体本身知道传进来的参数个数，因此被调用的函数可以在返回前用一条ret n指令直接清理传递参数的堆栈。__stdcall可以写成_stdcall。

还是那个例子，将__cdecl约定换成__stdcall：

int __stdcall Add(int a, int b)

{

return (a + b);

}

函数调用处反汇编代码：

       ; Add(1,2);

push                     2                                               ;参数从右到左入栈，先压入2

push        1                                                ;压入1

call          @ILT+10(Add) (0040100f)          ;调用函数实现

函数实现部分的反汇编代码：

;int __stdcall Add(int a, int b)

push                     ebp

mov          ebp,esp

sub                esp,40h

push               ebx

push               esi

push               edi

lea           edi,[ebp-40h]

mov          ecx,10h

mov        eax,0CCCCCCCCh

rep stos       dword ptr [edi]

;return (a + b);

mov          eax,dword ptr [ebp+8]

add                eax,dword ptr [ebp+0Ch]

pop           edi

pop          esi

pop           ebx

mov          esp,ebp

pop          ebp

ret           8                 ;清栈

3、__fastcall

__fastcall约定用于对性能要求非常高的场合。__fastcall约定将函数的从左边开始的两个大小不大于4个字节（DWORD）的参数分别放在ECX和EDX寄存器，其余的参数仍旧自右向左压栈传送，被调用的函数在返回前清理传送参数的堆栈。__fastcall可以写成_fastcall。

依旧是相类似的例子，此时函数调用约定为__fastcall，函数参数个数增加2个：

int __fastcall Add(int a, double b, int c, int d)

{

return (a + b + c + d);

}

函数调用部分的汇编代码：

;Add(1, 2, 3, 4);

push                     4                          ;后两个参数从右到左入栈，先压入4

mov          edx,3                    ;将int类型的3放入edx

push         40000000h            ;压入double类型的2

push         0

mov          ecx,1                    ;将int类型的1放入ecx

call          @ILT+0(Add) (00401005)                ;调用函数实现

函数实现部分的反汇编代码：

; int __fastcall Add(int a, double b, int c, int d)

push                     ebp

mov        ebp,esp

sub          esp,48h

push               ebx

push               esi

push               edi

push               ecx

lea           edi,[ebp-48h]

mov          ecx,12h

mov           eax,0CCCCCCCCh

rep stos       dword ptr [edi]

pop          ecx

mov        dword ptr [ebp-8],edx

mov        dword ptr [ebp-4],ecx

;return (a + b + c + d);

fild           dword ptr [ebp-4]

fadd          qword ptr [ebp+8]

fiadd         dword ptr [ebp-8]

fiadd         dword ptr [ebp+10h]

call          __ftol (004011b8)

pop          edi

pop          esi

pop          ebx

mov          esp,ebp

pop          ebp

ret           0Ch                              ;清栈

关键字__cdecl、__stdcall和__fastcall可以直接加在要输出的函数前，也可以在编译环境的Setting...->C/C++->Code Generation项选择。它们对应的命令行参数分别为/Gd、/Gz和/Gr。缺省状态为/Gd，即__cdecl。当加在输出函数前的关键字与编译环境中的选择不同时，直接加在输出函数前的关键字有效。

DLL中调用约定和名称修饰（二）

4、thiscall

thiscall调用约定是C++中的非静态类成员函数的默认调用约定。thiscall只能被编译器使用，没有相应的关键字，因此不能被程序员指定。采用thiscall约定时，函数参数按照从右到左的顺序入栈，被调用的函数在返回前清理传送参数的栈，只是另外通过ECX寄存器传送一个额外的参数：this指针。

这次的例子中将定义一个类，并在类中定义一个成员函数，代码如下：

class CSum

     {

public:

int Add(int a, int b)

{

return (a + b);

}

};

void main()

{    

       CSum sum;

       sum.Add(1, 2);

}

函数调用部分汇编代码：

;CSum  sum;

     ;sum.Add(1, 2);

     push                     2                                 ;参数从右到左入栈，先压入2

     push               1                                 ;压入1

     lea           ecx,[ebp-4]                   ;ecx存放了this指针

call          @ILT+5(CSum::Add) (0040100a)        ;调用函数实现

函数实现部分汇编代码：

;int Add(int a, int b)

       push                     ebp

mov          ebp,esp

sub                esp,44h                        ;多用了一个4bytes的空间用于存放this指针

push               ebx

push               esi

push               edi

push               ecx

lea           edi,[ebp-44h]

mov        ecx,11h

mov          eax,0CCCCCCCCh

rep stos       dword ptr [edi]

pop          ecx

mov          dword ptr [ebp-4],ecx

;return (a + b);

mov          eax,dword ptr [ebp+8]

add          eax,dword ptr [ebp+0Ch]

pop           edi

pop          esi

pop           ebx

mov          esp,ebp

pop           ebp

ret           8                                 ;清栈

5、naked属性

采用上面所述的四种调用约定的函数在进入函数时，编译器会产生代码来保存ESI、EDI、EBX、EBP寄存器中的值，退出函数时则产生代码恢复这些寄存器的内容。对于定义了naked属性的函数，编译器不会自动产生这样的代码，需要你手工使用内嵌汇编来控制函数实现中的堆栈管理。由于naked属性并不是类型修饰符，故必须和__declspec共同使用。下面的这段代码定义了一个使用了naked属性的函数及其实现：

__declspec ( naked ) func()

{

int i;

     int j;

_asm

{

push              ebp

              mov      ebp, esp

              sub            esp, __LOCAL_SIZE

}

    _asm

       {

mov        esp, ebp

              pop         ebp

              ret

       }

}

naked属性与本节关系不大，具体请参考MSDN。

6、WINAPI

还有一个值得一提的是WINAPI宏，它可以被翻译成适当的调用约定以供函数使用。该宏定义于windef.h之中。下面是在windef.h中的部分内容：

#define CDECL             _cdecl

#define WINAPI           CDECL

#define CALLBACK       __stdcall

#define WINAPI        __stdcall

#define APIENTRY      WINAPI

       由此可见，WINAPI、CALLBACK、APIENTRY等宏的作用。

2．名称修饰（Name Decoration）

C或C++函数在内部（编译和链接）通过修饰名（Decoration Name）识别。函数的修饰名是编译器在编译函数定义或者原型时生成的字符串。编译器在创建.obj文件时对函数名称进行修饰。有些情况下使用函数的修饰名是必要的，如在模块定义文件里头指定输出C++重载函数、构造函数、析构函数，又如在汇编代码里调用C或C++函数等。

在VC++中，函数修饰名由编译类型（C或C++）、函数名、类名、调用约定、返回类型、参数等多种因素共同决定。下面分C编译、C++编译（非类成员函数）和C++类及其成员函数编译三种情况说明：

1、C编译时函数名称修饰

当函数使用__cdecl调用约定时，编译器仅在原函数名前加上一个下划线前缀，格式为_functionname。例如：函数int __cdecl Add(int a, int b)，输出后为：_Add。

当函数使用__stdcall调用约定时，编译器在原函数名前加上一个下划线前缀，后面加上一个@符号和函数参数的字节数，格式为_functionname@number。例如：函数int __stdcall Add(int a, int b)，输出后为：_Add@8。

当函数是用__fastcall调用约定时，编译器在原函数名前加上一个@符号，后面是加一个@符号和函数参数的字节数，格式为@functionname@number。例如：函数int __fastcall Add(int a, int b)，输出后为：@Add@8。

    以上改变均不会改变原函数名中的字符大小写。