C++ 函数调用约定和栈帧管理的历史发展与演变

摘要：c++++ 函数调用约定定义了调用者和被调用者之间的接口，包括传参方式、返回值调用和栈帧布局。自 c++ 诞生以来，出现了 cdecl（默认）、stdcall 和 fastcall 等不同约定。fastcall 由于性能优势近年来变得流行。栈帧管理负责存储函数数据，由调用者（cdecl）或被调用者（stdcall）负责清理。

C++ 函数调用约定和栈帧管理的历史发展与演变

函数调用约定

函数调用约定定义了调用者和被调用者之间的接口，包括：

• 传参方式：参数传递给被调用者的方式，如按值、按引用或寄存器。
• 返回值调用：返回值如何从被调用者返回到调用者。
• 栈帧布局：函数执行期间堆栈中存储数据的排列。

自 C++ 诞生以来，出现了几种不同的调用约定：

• cdecl (默认)：使用栈传递函数参数和局部变量，结果值通过寄存器返回。
• stdcall：使用栈传递函数参数，通过寄存器返回结果，但调用者清理堆栈。
• fastcall：使用寄存器和栈传递函数参数，结果值通过寄存器返回。

近年来，随着编译器优化技术的进步，fastcall 调用约定因其性能优势而变得越来越流行。

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栈帧管理

栈帧是一个数据结构，它在函数执行期间存储局部变量、参数和返回地址。栈帧管理涉及：

• 创建栈帧：在函数调用时，分配一个新的栈帧来存储函数所需的数据。
• 保存寄存器：调用者将某些寄存器（如基址指针）保存在栈帧中，供函数使用。
• 清理栈帧：在函数返回时，释放栈帧并恢复寄存器。

在 C++ 中，栈帧管理通过以下机制实现：

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• __cdecl：调用者负责清理栈帧。
• __stdcall：被调用者负责清理栈帧。
• __fastcall：依赖于编译器的实现。

实战案例

以下代码示例演示了 C++ 中不同函数调用约定对汇编代码的影响：

// cdecl.cpp
int add(int a, int b) {
  return a + b;
}

// stdcall.cpp
int __stdcall add(int a, int b) {
  return a + b;
}

编译这两个文件并反汇编汇编代码：

g++ -c cdecl.cpp
g++ -c stdcall.cpp
objdump -d cdecl
objdump -d stdcall

对于 cdecl：

add:
  push ebp
  mov ebp, esp
  push ebx
  mov eax, [ebp+8]
  mov ebx, [ebp+12]
  add eax, ebx
  pop ebx
  leave
  ret

对于 stdcall：

_add@8:
  push ebp
  mov ebp, esp        ; 推送 EBP 并将 ESP 设置为 EBP
  mov eax, ecx
  retn 8             ; 返回值在 EAX 中，返回地址在 EIP 中，ESP 减少 8

可以看到，在 cdecl 中，调用者负责清理栈帧 (leave 指令)，而在 stdcall 中，被调用者负责清理栈帧 (retn 8 指令)。

以上就是C++ 函数调用约定和栈帧管理的历史发展与演变的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！