Соглашение о вызове

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Соглашение о вызове (англ. calling convention)  — часть двоичного интерфейса приложений (англ. application binary interface, ABI), которая регламентирует технические особенности вызова подпрограммы, передачи параметров, возврата из подпрограммы и передачи результата вычислений в точку вызова.

Состав[править | править вики-текст]

Соглашение о вызове описывает следующее:

  • способ передачи аргументов в функцию. Варианты:
    • аргументы передаются через регистры процессора;
    • аргументы передаются через стек;
    • смешанные (соответственно, стандартизируется алгоритм, определяющий, что передаётся через регистры, а что — через стек или другую память):
      • первые несколько аргументов передаются через регистры; остальные — через стек (небольшие аргументы[1]) или другую память (большие аргументы[2]);
      • аргументы небольшого размера[1] передаются через стек, большие аргументы[2] — через другую память;
  • порядок размещения аргументов в регистрах и/или стеке. Варианты:
    • слева направо или прямой порядок: аргументы размещаются в том же порядке, в котором они перечислены при вызове функции. Достоинство: машинный код соответствует коду на языке высокого уровня;
    • справа налево или обратный порядок: аргументы передаются в порядке от конца к началу. Достоинство: упрощается реализация функций, принимающих произвольное число аргументов (например, printf()) (так как на вершине стека оказывается всегда первый аргумент);
  • код, ответственный за очистку стека:
    • код, вызывающий функцию, или вызывающая функция. Достоинство: возможность передачи в функцию произвольного числа аргументов;
    • код самой функции или вызываемая функция. Достоинство: уменьшение количества инструкций, необходимых для вызова функции (инструкция для очистки стека записывается в конце кода функции и только один раз);
  • конкретные инструкции, используемые для вызова и возврата. Для процессора x86, работающего в защищённом режиме, используются исключительно инструкции call и ret; при работе в стандартном режиме используются инструкции call near, call far и pushf/call far (для возврата соответственно retn, retf и iret);
  • способ передачи в функцию указателя на текущий объект (this или self) в объектно-ориентированных языках. Варианты (для процессора x86, работающего в защищённом режиме):
    • как первый аргумент;
    • через регистр ecx или rcx;
  • код, ответственный за сохранение и восстановление содержимого регистров до и после вызова функции:
  • список регистров, подлежащих сохранению/восстановлению до/после вызова функции.

Соглашение о вызове может быть описано в документации к ABI архитектуры, в документации к ОС или в документации к компилятору.

Использование[править | править вики-текст]

Соглашения о вызовах, используемые на x86 при 32-битной адресации[править | править вики-текст]

Список неполный, представлены основные из применяемых по сей день соглашений.

Для перечисленных ниже соглашений (кроме cdecl) перед возвратом значений из функции подпрограмма обязана восстановить значения сегментных регистров, регистров esp и ebp. Значения остальных регитров могут не восстанавливаться.

Если размер возвращаемого значения функции не больше размера регистра eax, возвращаемое значение сохраняется в регистре eax. Иначе, возвращаемое значение сохраняется на вершине стека, а указатель на вершину стека сохраняется в регистре eax.

cdecl[править | править вики-текст]

cdecl (сокращение от англ. c-declaration) — соглашение о вызовах, используемое компиляторами для языка Си (отсюда название).

Аргументы функций передаются через стек, справа налево. Аргументы, размер которых меньше 4-х байт, расширяются до 4-х байт. Очистку стека производит вызывающая программа. Это основной способ вызова функций с переменным числом аргументов (например, printf()). Способы получения возвращаемого значения функции приведены в таблице.

Тип Размер возвращаемого значения, байт Способ передачи возвращаемого значения Примечание
Целое число, указатель 1, 2, 4 Через регистр eax Значения, размер которых меньше 4-х байт, расширяются до 4-х байт
Целое число 8 Через пару регистров edx:eax
Число с плавающей точкой 4, 8 Через регистр st0 (из псевдостека x87, FPU)
Другие Больше 8 Через регистр eax Указатель на структуру данных сохраняется в регистре eax

Перед вызовом функции вставляется код, называемый прологом (англ. prolog)) и выполняющий следующие действия:

После вызова функции вставляется код, называемый эпилогом (англ. epilog)) и выполняющий следующие действия:

pascal[править | править вики-текст]

pascal — соглашение о вызовах, используемое компиляторами для языка Паскаль. Также применялось в ОС Windows 3.x.

Аргументы процедур и функций передаются через стек, слева направо. Указатель на вершину стека (значение регистра esp) на исходную позицию возвращает подпрограмма. Изменяемые параметры передаются только по ссылке. Возвращаемое значение передаётся через изменяемый параметр Result. Параметр Result создаётся неявно и является первым аргументом функции.

stdcall или winapi[править | править вики-текст]

stdcall или winapi — соглашение о вызовах, применяемое в ОС Windows для вызова функций WinAPI.

Аргументы функций передаются через стек, справа налево. Очистку стека производит вызываемая подпрограмма.

fastcall[править | править вики-текст]

fastcall — соглашение о вызовах, применяемое компиляторами фирмы Borland для языка Delphi.

Передача параметров подпрограмм и функций осуществляется через регистры (обычно, это самый быстрый способ; отсюда название). Если для сохранения всех параметров и промежуточных результатов регистров не достаточно, используется стек.

Соглашение о вызовах fastcall не стандартизировано, поэтому используется только для вызова процедур и функций, не экспортируемых из исполняемого модуля и не импортируемых извне.

В компиляторе фирмы Borland для соглашения __fastcall, называемого также register[5], параметры передаются слева направо в регистрах eax, edx, ecx, а если параметров больше трёх — в стеке, также слева направо. Исходное значение указателя на вершину стека (значение регистра esp) возвращает вызываемая подпрограмма.

В 32-разрядной версии компилятора фирмы Microsoft[6], а также в компиляторе GCC[7], соглашение __fastcall, также называемое __msfastcall, определяет передачу первых двух параметров слева направо в регистрах ecx и edx, а остальные параметры передаются справа налево в стеке. Очистку стека производит вызываемая подпрограмма.

safecall[править | править вики-текст]

safecall — соглашение о вызовах, используемое для вызова методов интерфейсов COM.

Методы интерфейсов COM представляют собой функции, возвращаемое значение которых имеет тип HRESULT. Код, добавляемый после вызова функции, анализирует возвращаемое значение. При наличии ошибки код записывает код ошибки, сообщение о ошибке и поднимает исключение. Иначе, настоящее возвращаемое значение скрывается; вместо него используется параметр, передаваемый в функцию последним по ссылке. Например, можно считать два следующих объявления функции эквивалентными.

// safecall
function DoSomething ( a : DWORD ) : DWORD ; safecall ;

// симуляция safecall
function DoSomething ( a : DWORD ; out Result : DWORD ) : HResult ; stdcall ;

thiscall[править | править вики-текст]

thiscall — соглашение о вызовах, используемое компиляторами для языка C++ при вызове методов классов в объектно-ориентированном программировании.

Аргументы функции передаются через стек, справа налево. Очистку стека производит вызываемая функция. Соглашение thiscall отличается от соглашения stdcall только тем, что указатель на объект, для которого вызывается метод (указатель this), записывается в регистр ecx[8].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Под небольшими аргументами понимаются значения, размер которых меньше или равен размеру регистра процессора. Например, 1, 2 и 4 байта для процессора x86, работающего в 32-битном режиме.
  2. 1 2 Под большими аргументами понимаются значения, размер которых больше размера регистра процессора. Например, 8 и более байт для процессора x86, работающего в 32-битном режиме.
  3. Пролог (англ. prologue) — код, выполняющий сохранение регистров, передачу аргументов в функцию, размещение локальных переменных в стеке функции.
  4. Эпилог (англ. epilogue) — код, выполняющий возврат управления вызывающей функции, очистку стека, восстановление значений регистров, передачу возвращаемого значения функции.
  5. Program Control: Register Convention. docwiki.embarcadero.com (1 июня 2010). Проверено 27 сентября 2010. Архивировано из первоисточника 20 ноября 2012.
  6. _fastcall. msdn.microsoft.com. Проверено 27 сентября 2010. Архивировано из первоисточника 20 ноября 2012.
  7. Ohse, Uwe gcc attribute overview: function fastcall. ohse.de. Проверено 27 сентября 2010. Архивировано из первоисточника 20 ноября 2012.
  8. thiscall (C++) (англ.). msdn.microsoft.com.

См. также[править | править вики-текст]

  • libffi[en] — библиотека для вызова функций с использованием различных соглашений[1].
  • Статья на сайте msdn про соглашениях о вызовах, поддерживаемых компилятором Visual Studio.


  1. https://sourceware.org/libffi/ // Официальный сайт проекта