使用C/C++语言开发软件的程序员经常碰到这样的问题:有时候是程序编译没有问题,但是链接的时候总是报告函数不存在(经典的LNK2001错误),有时候是程序编译和链接都没有错误,但是只要调用库中的函数就会出现堆栈异常。这些现象通常是出现在C和C++的代码混合使用的情况下或在C++程序中使用第三方的库的情况下(不是用C++语言开发的),其实这都是函数调用约定(CallingConvention)和函数名修饰(DecoratedName)规则惹的祸。函数调用方式决定了函数参数入栈的顺序,是由调用者函数还是被调用函数负责清除栈中的参数等问题,而函数名修饰规则决定了编译器使用何种名字修饰方式来区分不同的函数,如果函数之间的调用约定不匹配或者名字修饰不匹配就会产生以上的问题。本文分别对C和C++这两种编程语言的函数调用约定和函数名修饰规则进行详细的解释,比较了它们的异同之处,并举例说明了以上问题出现的原因。

1.函数调用约定(Calling Convention)

函数调用约定不仅决定了发生函数调用时函数参数的入栈顺序,还决定了是由调用者函数还是被调用函数负责清除栈中的参数,还原堆栈。函数调用约定有很多方式,除了常见的__cdecl,__fastcall和__stdcall之外,C++的编译器还支持thiscall方式,不少C/C++编译器还支持naked call方式。这么多函数调用约定常常令许多程序员很迷惑,到底它们是怎么回事,都是在什么情况下使用呢?下面就分别介绍这几种函数调用约定。

1.1 __stdcall

编译器的命令行参数是/Gz,__stdcall是Pascal程序的缺省调用方式,大多数Windows的API也是__stdcall调用约定。__stdcall函数调用约定将函数参数从右向左入栈,除非使用指针或引用类型的参数,所有参数采用传值方式传递,由被调用函数负责清除栈中的参数。对于C函数,__stdcall的名称修饰方式是在函数名字前添加下划线,在函数名字后添加@和函数参数的大小,例如:_functionname@number。

调用约定相当于16位动态库中经常使用的PASCAL调用约定。在32位的VC++5.0中PASCAL调用约定不再被支持(实际上它已被定义为__stdcall。除了__pascal外,__fortran和__syscall也不被支持),取而代之的是__stdcall调用约定。两者实质上是一致的,即函数的参数自右向左通过栈传递,被调用的函数在返回前清理传送参数的内存栈,但不同的是函数名的修饰部分(关于函数名的修饰部分在后面将详细说明)。

_stdcall是Pascal程序的缺省调用方式,通常用于Win32 Api中,函数采用从右到左的压栈方式,自己在退出时清空堆栈。VC将函数编译后会在函数名前面加上下划线前缀,在函数名后加上"@"和参数的字节数。

1.2 __cdecl

C调用约定,按从右至左的顺序压参数入栈,由调用者把参数弹出栈。对于传送参数的内存栈是由调用者来维护的(正因为如此,实现可变参数的函数只能使用该调用约定)。另外,在函数名修饰约定方面也有所不同。

_cdecl是C和C++程序的缺省调用方式。每一个调用它的函数都包含清空堆栈的代码,所以产生的可执行文件大小会比调用_stdcall函数的大。函数采用从右到左的压栈方式。VC将函数编译后会在函数名前面加上下划线前缀,如_functionname@number。是MFC缺省调用约定。

1.3 __fastcall

调用约定是“人”如其名,它的主要特点就是快,因为它是通过寄存器来传送参数的(实际上,它用ECX和EDX传送前两个双字(DWORD)或更小的参数,剩下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内存栈),在函数名修饰约定方面,它和前两者均不同。

编译器的命令行参数是/Gr。编译器使用两个@修饰函数名字,后跟十进制数表示的函数参数列表大小,例如:@function_name@number。需要注意的是__fastcall函数调用约定在不同的编译器上可能有不同的实现,比如16位的编译器和32位的编译器,另外,在使用内嵌汇编代码时,还要注意不能和编译器使用的寄存器有冲突。

_fastcall方式的函数采用寄存器传递参数,VC将函数编译后会在函数名前面加上"@"前缀,在函数名后加上"@"和参数的字节数。

1.4 thiscall

thiscall只用在C++成员函数的调用,函数参数按照从右向左的顺序入栈,类实例的this指针通过ECX寄存器传递。需要注意的是thiscall不是C++的关键字,不能使用thiscall声明函数,它只能由编译器使用。

1.5 naked call

采用前面几种函数调用约定的函数,编译器会在必要的时候自动在函数开始添加保存ESI,EDI,EBX,EBP寄存器的代码,在退出函数时恢复这些寄存器的内容,使用naked call方式声明的函数不会添加这样的代码,这也就是为什么称其为naked的原因吧。naked  call不是类型修饰符,故必须和_declspec共同使用。

VC的编译环境默认是使用__cdecl调用约定,也可以在编译环境的Project Setting...菜单-》C/C++ =》Code  Generation项选择设置函数调用约定。也可以直接在函数声明前添加关键字__stdcall、__cdecl或__fastcall等单独确定函数的调用方式。在Windows系统上开发软件常用到WINAPI宏,它可以根据编译设置翻译成适当的函数调用约定,在WIN32中,它被定义为__stdcall。

【注意】关键字 __stdcall、__cdecl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。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。它们对应的命令行参数分别为/Gz、/Gd和/Gr。缺省状态为/Gd,即__cdecl。

要完全模仿PASCAL调用约定首先必须使用__stdcall调用约定,至于函数名修饰约定,可以通过其它方法模仿。还有一个值得一提的是WINAPI宏,Windows.h支持该宏,它可以将出函数翻译成适当的调用约定,在WIN32中,它被定义为__stdcall。使用WINAPI宏可以创建自己的APIs。

2.函数名字修饰(Decorated Name)

函数的名字修饰(Decorated Name)就是编译器在编译期间创建的一个字符串,用来指明函数的定义或原型。LINK程序或其他工具有时需要指定函数的名字修饰来定位函数的正确位置。多数情况下程序员并不需要知道函数的名字修饰,LINK程序或其他工具会自动区分他们。当然,在某些情况下需要指定函数的名字修饰,例如在C++程序中,为了让LINK程序或其他工具能够匹配到正确的函数名字,就必须为重载函数和一些特殊的函数(如构造函数和析构函数)指定名字装饰。另一种需要指定函数的名字修饰的情况是在汇编程序中调用C或C++的函数。如果函数名字,调用约定,返回值类型或函数参数有任何改变,原来的名字修饰就不再有效,必须指定新的名字修饰。C和C++程序的函数在内部使用不同的名字修饰方式,下面将分别介绍这两种方式。

2.1 C编译器的函数名修饰规则

对于__stdcall调用约定,编译器和链接器会在输出函数名前加上一个下划线前缀,函数名后面加上一个“@”符号和其参数的字节数,例如_functionname@number。__cdecl调用约定仅在输出函数名前加上一个下划线前缀,例如_functionname。__fastcall调用约定在输出函数名前加上一个“@”符号,后面也是一个“@”符号和其参数的字节数,例如@functionname@number。

2.2  C++编译器的函数名修饰规则

C++的函数名修饰规则有些复杂,但是信息更充分,通过分析修饰名不仅能够知道函数的调用方式,返回值类型,参数个数甚至参数类型。不管__cdecl,__fastcall还是__stdcall调用方式,函数修饰都是以一个“?”开始,后面紧跟函数的名字,再后面是参数表的开始标识和按照参数类型代号拼出的参数表。对于__stdcall方式,参数表的开始标识是“@@YG”,对于__cdecl方式则是“@@YA”,对于__fastcall方式则是“@@YI”。参数表的拼写代号如下所示:

X--void
D--char
E--unsigned char
F--short
H--int
I--unsigned int
J--long
K--unsigned long(DWORD)
M--float
N--double
_N--bool
U--struct
....

指针的方式有些特别,用PA表示指针,用PB表示const类型的指针。后面的代号表明指针类型,如果相同类型的指针连续出现,以“0”代替,一个“0”代表一次重复。U表示结构类型,通常后跟结构体的类型名,用“@@”表示结构类型名的结束。函数的返回值不作特殊处理,它的描述方式和函数参数一样,紧跟着参数表的开始标志,也就是说,函数参数表的第一项实际上是表示函数的返回值类型。参数表后以“@Z”标识整个名字的结束,如果该函数无参数,则以“Z”标识结束。下面举两个例子,假如有以下函数声明:

int Function1(char *var1,unsigned long);

其函数修饰名为“?Function1@@YGHPADK@Z”,而对于函数声明:

void Function2();

其函数修饰名则为“?Function2@@YGXXZ” 。

对于C++的类成员函数(其调用方式是thiscall),函数的名字修饰与非成员的C++函数稍有不同,首先就是在函数名字和参数表之间插入以“@”字符引导的类名;其次是参数表的开始标识不同,公有(public)成员函数的标识是“@@QAE”,保护(protected)成员函数的标识是“@@IAE”,私有(private)成员函数的标识是“@@AAE”,如果函数声明使用了const关键字,则相应的标识应分别为“@@QBE”,“@@IBE”和“@@ABE”。如果参数类型是类实例的引用,则使用“AAV1”,对于const类型的引用,则使用“ABV1”。下面就以类CTest为例说明C++成员函数的名字修饰规则:

class CTest
{
......
private:void Function(int);
protected:void CopyInfo(constCTest &src);
public:long DrawText(HDChdc, long pos, const TCHAR* text, RGBQUAD color, BYTE bUnder, bool bSet);longInsightClass(DWORD dwClass) const;
......
};

对于成员函数Function,其函数修饰名为“?Function@CTest@@AAEXH@Z”,字符串“@@AAE”表示这是一个私有函数。成员函数CopyInfo只有一个参数,是对类CTest的const引用参数,其函数修饰名为“?CopyInfo@CTest@@IAEXABV1@@Z”。DrawText是一个比较复杂的函数声明,不仅有字符串参数,还有结构体参数和HDC句柄参数,需要指出的是HDC实际上是一个HDC__结构类型的指针,这个参数的表示就是“PAUHDC__@@”,其完整的函数修饰名为“?DrawText@CTest@@QAEJPAUHDC__@@JPBDUtagRGBQUAD@@E_N@Z”。InsightClass是一个共有的const函数,它的成员函数标识是“@@QBE”,完整的修饰名就是“?InsightClass@CTest@@QBEJK@Z”。

无论是C函数名修饰方式还是C++函数名修饰方式均不改变输出函数名中的字符大小写,这和PASCAL调用约定不同,PASCAL约定输出的函数名无任何修饰且全部大写。

2.3 查看函数的名字修饰

有两种方式可以检查你的程序中的函数的名字修饰:使用编译输出列表或使用Dumpbin工具。使用/FAc,/FAs或/FAcs命令行参数可以让编译器输出函数或变量名字列表。使用dumpbin.exe /SYMBOLS命令也可以获得obj文件或lib文件中的函数或变量名字列表。此外,还可以使用 undname.exe 将修饰名转换为未修饰形式。

3 函数调用约定和名字修饰规则不匹配引起的常见问题

函数调用时如果出现堆栈异常,十有八九是由于函数调用约定不匹配引起的。

比如动态链接库a有以下导出函数:

longMakeFun(long lFun);

动态库生成的时候采用的函数调用约定是__stdcall,所以编译生成的a.dll中函数MakeFun的调用约定是_stdcall,也就是函数调用时参数从右向左入栈,函数返回时自己还原堆栈。

现在某个程序模块b要引用a中的MakeFun,b和a一样使用C++方式编译,只是b模块的函数调用方式是__cdecl,由于b包含了a提供的头文件中MakeFun函数声明,所以MakeFun在b模块中被其它调用MakeFun的函数认为是__cdecl调用方式,b模块中的这些函数在调用完MakeFun当然要帮着恢复堆栈啦,可是MakeFun已经在结束时自己恢复了堆栈,b模块中的函数这样多此一举就引起了栈指针错误,从而引发堆栈异常。宏观上的现象就是函数调用没有问题(因为参数传递顺序是一样的),MakeFun也完成了自己的功能,只是函数返回后引发错误。解决的方法也很简单,只要保证两个模块的在编译时设置相同的函数调用约定就行了。

在了解了函数调用约定和函数的名修饰规则之后,再来看在C++程序中使用C语言编译的库时经常出现的LNK 2001错误就很简单了。还以上面例子的两个模块为例,这一次两个模块在编译的时候都采用__stdcall调用约定,但是a.dll使用C语言的语法编译的(C语言方式),所以a.dll的载入库a.lib中MakeFun函数的名字修饰就是“_MakeFun@4”。b包含了a提供的头文件中MakeFun函数声明,但是由于b采用的是C++语言编译,所以MakeFun在b模块中被按照C++的名字修饰规则命名为“?MakeFun@@YGJJ@Z”,编译过程相安无事,链接程序时c++的链接器就到a.lib中去找“?MakeFun@@YGJJ@Z”,但是a.lib中只有“_MakeFun@4”,没有“?MakeFun@@YGJJ@Z”,于是链接器就报告:

error LNK2001: unresolved external symbol ?MakeFun@@YGJJ@Z

解决的方法和简单,就是要让b模块知道这个函数是C语言编译的,extern "C"可以做到这一点。一个采用C语言编译的库应该考虑到使用这个库的程序可能是C++程序(使用C++编译器),所以在设计头文件时应该注意这一点。通常应该这样声明头文件

#ifdef _cplusplus
extern "C" {
#endif
long MakeFun(long lFun);
#ifdef _cplusplus
}
#endif

这样C++的编译器就知道MakeFun的修饰名是“_MakeFun@4”,就不会有链接错误了。

许多人不明白,为什么我使用的编译器都是VC的编译器还会产生“error LNK2001”错误?其实,VC的编译器会根据源文件的扩展名选择编译方式,如果文件的扩展名是“.C”,编译器会采用C的语法编译,如果扩展名是“.cpp”,编译器会使用C++的语法编译程序,所以,最好的方法就是使用extern "C".

函数调用约定 and 函数名字修饰规则相关推荐

  1. Linux函数名加数字,C++ 编译器的函数名修饰规则

    函数名字修饰(Decorated Name)方式 函数的名字修饰(Decorated Name)就是编译器在编译期间创建的一个字符串,用来指明函数的定义或原型.LINK程序或其他工具有时需要指定函数的 ...

  2. [转][C/C++]函数名字修饰(Decorated Name)方式

    1.C/C++函数修饰名: 对于我们的C/C++源程序而言,函数名只是函数的一小部分,函数还有调用方式(参数入栈方式).返回值类型.参数个数和各参数类型等信息,对于C++类成员函数,还有更多信息.这些 ...

  3. C/C++函数名称修饰规则及extern C的作用(函数名压扎)

    一.函数名称修饰规则 函数的名字修饰(Decorated Name)就是编译器在编译期间创建的一个字符串,用来指明函数的定义或原型.LINK程序或其他工具有时需要指定函数的名字修饰来定位函数的正确位置 ...

  4. C/C++函数名修饰约定

    函数名字修饰(Decorated Name)方式 函数的名字修饰(Decorated Name)就是编译器在编译期间创建的一个字符串,用来指明函数的定义或原型. 正在装载数据-- LINK程序或其他工 ...

  5. C++函数名的修饰规则

    我们知道在C++中有函数重载这样一个东西,当我们定义了几个功能类似且函数名是一样的函数的时候,只要它的参数列表不同,编译是可以通过的,但是在C中是不可以的. double add(double a, ...

  6. C++语言学习(十二)——C++语言常见函数调用约定

    C++语言学习(十二)--C++语言常见函数调用约定 一.C++语言函数调用约定简介 C /C++开发中,程序编译没有问题,但链接的时候报告函数不存在,或程序编译和链接都没有错误,但只要调用库中的函数 ...

  7. java函数调用约定_函数调用约定 (cdecl stdcall)

    函数调用约定 (cdecl stdcall) 在 C 语言里,我们通过阅读函数声明,就知道怎么携带参数去调用函数,也能在函数体定义内使用这些参数.但是 CPU 并不直接完成函数调用的传参操作,这需要人 ...

  8. 动态链接库、名字修饰约定、调用约定

    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 ...

  9. 【软件开发底层知识修炼】二十五 ABI之函数调用约定二之函数返回值为结构体时的约定

    上一篇文章学习了几种函数调用约定的区别,点击链接查看上一篇文章:[软件开发底层知识修炼]二十四 ABI之函数调用约定 本篇文章继续学习函数调用约定中,关于函数返回值的问题.当函数返回值为结构体时,函数 ...

最新文章

  1. memcache 启动 储存原理 集群
  2. HDU ACM 1267 下沙的沙子有几粒?-gt;DP
  3. OpenCL向量相加
  4. 日常问题——Mac下新建目录报Read-only file system
  5. mysql float 怎么设置长度_MySQL中float double decimal区别总结
  6. C51单片机学习思维导图
  7. eclipse插件开发(四) 流程图绘制插件(雏形)
  8. VB小技巧:字符变量中双引号的输入
  9. Ubuntu中修改Home目录下中文目录为英文
  10. python if语句怎么结束_【Python】IF 条件语句总结
  11. HighNewTech:【2019WAIC世界人工智能大会】上海正式开幕——马化腾的AI深思、二马激辩AI
  12. python3.7 win10 64位系统下用pyinstaller打包的程序在32位系统下无法运行
  13. IOS界面元素四栏(状态栏、导航栏、工具栏、TAB栏)设计规范
  14. 打印英文字母阵列c语言,UG软件做英文字母的阵列自动递增,这个方法太好用了!...
  15. 《日语综合教程》第七册 第六課 自然と人間
  16. 为什么写论文时一定要引用论文?
  17. 正则表达式匹配仅包含某些字符或者包含某些字符
  18. 分支语句和循环语句<小罗爱学c语言>
  19. 电脑浏览器打不开网页
  20. Python中遍历列表remove漏删解决方案

热门文章

  1. 使用Visio 2007画用例图没有include(包含)关系且包含关系使用的线不是虚线的解决办法...
  2. C语言 精确定义圆周率
  3. 太阳直射点纬度计算公式_高中地理——每日讲1题(太阳直射点、太阳高度角、地方时)...
  4. 太阳高度角计算题_太阳高度角的计算与应用答题.ppt
  5. Rxjava源码分析之IO.Reactivex.CompositeDisposable
  6. 小猫爬山 (深搜+搜索顺序优化)
  7. Stratifyd创始人汪晓宇:打造AI数据分析生态 | 亿欧专访
  8. MAC 安装 pyenv
  9. 打开微信另存的 jpg 图片时,提示“Windows 照片查看器无法显示此图片,因为计算机上的可用内存可能不足”
  10. Selenium IDE使用指南四(代码导出)