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C++ 函数调用约定与栈帧管理：可执行文件格式的影响

WBOY

发布： 2024-08-18 13:54:03

原创

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c++++ 函数调用约定定义了堆栈上如何分配参数和返回值，而可执行文件格式影响此实现。主要调用约定包括 __cdecl（windows）、__stdcall（windows）、__fastcall（windows）和 __thiscall（c++ 类的成员函数）。栈帧管理在 elf 格式中使用 ebp 方式，在 pe 格式中使用 esp 方式。理解这些差异对于优化代码性能和避免错误至关重要。

C++ 函数调用约定与栈帧管理：可执行文件格式的影响

简介

在 C++ 中，函数调用约定定义了调用函数时如何在堆栈上分配参数和返回值。不同的可执行文件格式（例如 ELF 和 PE）会影响函数调用约定和栈帧管理的具体实现。

主要函数调用约定

__cdecl（Windows）：参数从右向左压入堆栈，调用方负责清除堆栈。
__stdcall（Windows）：与 __cdecl 类似，但调用方不负责清除堆栈。
__fastcall（Windows）：一些参数在寄存器中传递，其余参数在堆栈中传递。
__thiscall（C++ 类的成员函数）：this 指针和隐式参数在寄存器中传递，其他参数在堆栈中传递。

栈帧管理

EBP 方式（ELF）：函数开始时分配一个基指针（EBP）并保存当前 EBP 的值。函数结束时，将 EBP 恢复到保存在堆栈上的值。
ESP 方式（PE）：使用 ESP 寄存器作为栈指针。函数开始时分配一个帧指针并保存当前 ESP 的值。函数结束时，将 ESP 恢复到帧指针。

实战案例

考虑以下 C++ 函数：

int sum(int a, int b) {
  return a + b;
}

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在 ELF 格式中使用 EBP 方式时，生成的汇编代码可能如下所示：

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sum:
  pushl %ebp                # 保存当前 EBP
  movl %esp, %ebp          # 设置基指针
  push %edi                # 参数 a
  push %esi                # 参数 b
  addl %esi, %edi        # 计算和
  popl %esi                # 清理参数 b
  popl %edi                # 清理参数 a
  leave                   # 恢复 EBP 和调整 ESP
  ret                     # 返回

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在 PE 格式中使用 ESP 方式时，生成的汇编代码可能如下所示：

sum:
  push ebp                # 保存当前 EBP
  mov esp, ebp           # 设置帧指针
  push edi                # 参数 a
  push esi                # 参数 b
  addl esi, edi        # 计算和
  leave                   # 恢复 EBP 和调整 ESP
  ret                     # 返回

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