Соглашение о вызове ( англ. calling convention) — описание технических особенностей вызова подпрограмм , определяющее:

• способы передачи параметров подпрограммам;
• способы вызова (передачи управления) подпрограмм;
• способы передачи результатов вычислений, выполненных подпрограммами, в точку вызова;
• способы возврата (передачи управления) из подпрограмм в точку вызова.

Является частью двоичного интерфейса приложений ( англ. application binary interface , ABI).

Состав

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 ) или другую память (большие аргументы );
    • аргументы небольшого размера передаются через стек, большие аргументы — 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 программа . 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 :
  • вызывающая функция;
  • вызываемая функция;
• 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

• Соглашение о вызове выбирается во время оптимизации для увеличения скорости выполнения программы или для уменьшения её размера (уменьшения числа инструкций ).
• При вызове функций из системных или сторонних библиотек необходимо применять соглашения о вызовах, выбранное на этапе сборки этих библиотек .
• При анализе машинного кода с целью получения текста программы на языке высокого уровня сгенерированные компилятором типовые прологи и эпилоги позволяют распознать адреса начал и концов функций .

Соглашения о вызовах, используемые на x86 при 32-битной адресации

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

Для перечисленных ниже соглашений (кроме ) перед возвратом значений из функции подпрограмма обязана восстановить значения сегментных регистров , регистров esp и ebp . Значения остальных регистров 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 . Если возвращается объект с автодеструктором (любой объект C++ с ненулевым деструктором , строки произвольной длины в Паскале, BSTR в WinAPI и т. д.), вызывающая программа должна корректно уничтожить его.

cdecl

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 байт, расширяются до 4 байт. Очистку стека производит . Это основной способ вызова функций с переменным числом аргументов (например, printf() ). Способы получения возвращаемого значения функции приведены в таблице.

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

• сохранение значений регистров , используемых внутри функции ;
• запись в стек аргументов функции .

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

• восстановление значений регистров , сохранённых кодом пролога;
• очистка стека (от локальных переменных функции ).

pascal

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 . 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

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

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

fastcall

fastcall — общее название соглашений, передающих параметры через регистры (обычно это самый быстрый для выполнения компьютером способ, отсюда и название (здесь приставка « fast » с англ. переводится как « быстрый », а « call » с англ. переводится как « вызов ». То есть, дословно переводится как « быстрый вызов »)). Если для сохранения всех параметров и промежуточных результатов — регистров недостаточно, то дополнительно 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 компиляторах фирмы Borland для соглашения __fastcall , называемого также register , параметры передаются слева направо в регистрах eax , edx и ecx и, если параметров больше трёх, в стеке, также слева направо . Исходное значение указателя на вершину стека (значение регистра esp ) возвращает .

В 32-разрядной версии компилятора фирмы Microsoft , а также в компиляторе GCC , 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 .

safecall

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

Методы интерфейсов COM представляют собой функции , возвращающие тип HRESULT. Код , добавляемый после вызова функции , анализирует возвращаемое значение. При наличии ошибки код записывает код ошибки, сообщение об 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

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 stdcall соглашения только тем, что указатель на объект, для которого вызывается метод ( указатель this ), записывается в регистр ecx .

См. также

• — библиотека для FFI с набором различных соглашений.

Примечания

Ссылки

• на сайте msdn про соглашениях о вызовах, поддерживаемых компилятором Visual Studio .
• Agner Fog. (рус.) : журнал. — 2014. — 7 августа.