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C/C++:函数的编译方式与调用约定以及extern “C”的使用

2015-07-15 17:45 471 查看



函数在C++编译方式与C编译方式下的主要不同在于:由于C++引入了函数重载(overload),因此编译器对同名函数进行了名称重整(name mangle)。因此,在C++中引
用其他C函数库时,需要对声明使用的函数做适当的处理,以告知编译器做出适应的名称处理。
函数的调用约定涉及了函数参数的入栈顺序、清栈主体(负责清理栈的主体:函数自身还是调用函数者?)、部分名称重整。
如,在C编译方式下有_stdcall、_cdecl等调用约定,在C++编译方式下也有_stdcall、_cedecl等调用约定。
两个复杂修饰的例子:
extern "C" _declspec(dllexport) int __cdecl Add(int a, int b); //C编译方式导出_cdecl调用约定函数
typedef int (__cdecl*FunPointer)(int a, int b);

转自:http://blog.csdn.net/H2SO2H2SO2/article/details/4207127
1.编译方式
c编译时函数名修饰约定规则:
__stdcall调用约定在输出函数名前加上一个下划线前缀,后面加上一个“@”符号和其参数的字节数,格式为_functionname@number

__cdecl调用约定仅在输出函数名前加上一个下划线前缀,格式为_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,格式@functionname@number。
它们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。

c++编译时函数名修饰约定规则:
__stdcall调用约定:
1、以“?”标识函数名的开始,后跟函数名;
2、函数名后面以“@@yg”标识参数表的开始,后跟参数表;
3、参数表以代号表示:
x--void ,

d--char,

e--unsigned char,

f--short,

h--int,

i--unsigned int,

j--long,

k--unsigned long,

m--float,

n--double,

_n--bool,

....

pa--表示指针,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;
4、参数表的第一项为该函数的返回值类型,其后依次为参数的数据类型,指针标识在其所指数据类型前;

5、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。
其格式为“?functionname@@yg*****@z”或“?functionname@@yg*xz”,例如

int test1-----“?test1@@yghpadk@z”

void test2-----“?test2@@ygxxz
__cdecl调用约定:
规则同上面的_stdcall调用约定,只是参数表的开始标识由上面的“@@yg”变为“@@ya”。

__fastcall调用约定:
规则同上面的_stdcall调用约定,只是参数表的开始标识由上面的“@@yg”变为“@@yi”。

2.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同的调用约定。
在C++中,为了允许操作符重载和函数重载,C++编译器往往按照某种规则改写每一个入口点的符号名,以便允许同一个名字(具有不同的参
数类型或者是不同的作用域)有多个用法,而不会打破现有的基于C的链接器。这项技术通常被称为名称改编(Name Mangling)或者名称修
饰(Name Decoration)。许多C++编译器厂商选择了自己的名称修饰方案。
因此,为了使其它语言编写的模块(如Visual Basic应用程序、Pascal或Fortran的应用程序等)可以调用C/C++编写的DLL的函数,必须使
用正确的调用约定来导出函数,并且不要让编译器对要导出的函数进行任何名称修饰。
调用约定用来:(一)处理决定函数参数传送时入栈和(二)出栈的顺序(由调用者还是被调用者把参数弹出栈),以及(三)编译器用来识别函数名
称的名称修饰约定等问题。
1、__cdecl
__cdecl是C/C++和MFC程序默认使用的调用约定,也可以在函数声明时加上__cdecl关键字来手工指定。采用__cdecl约定时,函数参数按
照从右到左的顺序入栈,并且由调用函数者把参数弹出栈以清理堆栈。因此,实现可变参数的函数只能使用该调用约定。由于每一个使用
__cdecl约定的函数都要包含清理堆栈的代码,所以产生的可执行文件大小会比较大。__cdecl可以写成_cdecl。

2、__stdcall
__stdcall调用约定用于调用Win32 API函数。采用__stdcal约定时,函数参数按照从右到左的顺序入栈,被调用的函数在返回前清理传送参
数的栈,函数参数个数固定。由于函数体本身知道传进来的参数个数,因此被调用的函数可以在返回前用一条ret n指令直接清理传递参数的堆
栈。__stdcall可以写成_stdcall。
3、__fastcall
__fastcall约定用于对性能要求非常高的场合。__fastcall约定将函数的从左边开始的两个大小不大于4个字节(DWORD)的参数分别放在
ECX和EDX寄存器,其余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堆栈。__fastcall可以写成_fastcall。

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

3._stdcall与_cdecl调用约定对比
在“windef.h”头文件中可找到:
#define CALLBACK __stdcall
#define WINAPI __stdcall
#define WINAPIV __cdecl
#define APIENTRY WINAPI
#define APIPRIVATE __stdcall
#define PASCAL __stdcall
#define cdecl _cdecl
#ifndef CDECL#define CDECL _cdecl
#endif


几乎我们写的每一个WINDOWS API函数都是__stdcall类型的,为什么?
首先,我们谈一下两者之间的区别:WINDOWS的函数调用时需要用到栈(STACK,一种先入后出的存储结构)。当函数调用
完成后,栈需要清除,这里就是问题的关键,如何清除?如果我们的函数使用了__cdecl,那么栈的清除工作是由调用者,用
COM的术语来讲就是客户来完成的。这样带来了一个棘手的问题,不同的编译器产生栈的方式不尽相同,那么调用者能否正常
的完成清除工作呢?答案是不能。如果使用__stdcall,上面的问题就解决了,函数自己解决清除工作。所以,在跨(开发)平
台的调用中,我们都使用__stdcall(虽然有时是以WINAPI的样子出现)。那么为什么还需要_cdecl呢?当我们遇到这样的函
数如fprintf()它的参数是可变的,不定长的,被调用者事先无法知道参数的长度,事后的清除工作也无法正常的进行,因此,这
种情况我们只能使用_cdecl。

注意:
1、_beginthread需要__cdecl的线程函数地址,_beginthreadex和CreateThread需要__stdcall的线程函数地址。
2、一般WIN32的函数都是__stdcall。而且在Windef.h中有如下的定义:
#define CALLBACK __stdcall#define WINAPI __stdcall3、复杂函数声明或指针的修饰符示例:
extern "C" _declspec(dllexport) int __cdecl Add(int a, int b);
typedef int (__cdecl*FunPointer)(int a, int b);

4、extern ”C” 的作用(参考:http://hi.baidu.com/qinfengxiaoyue/item/8bd89e81d1cbeb5226ebd9b4
为什么标准头文件都有类似以下的结构?
  #ifndef __INCvxWorksh
  #define __INCvxWorksh
  #ifdef __cplusplus
  extern "C" {
  #endif
  /*...*/
  #ifdef __cplusplus
  }
  #endif
  #endif /* __INCvxWorksh */

显然,头文件中的编译宏“#ifndef __INCvxWorksh、#define __INCvxWorksh、#endif” 的作用是防止该头文件被重复引用。
那么
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif#ifdef __cplusplus
}
#endif的作用又是什么呢?
答:被extern "C" 修饰的变量和函数是按照C语言方式编译和连接的;即为实现C++与C语言的混合编程。
明白了C++中extern "C"的设立动机,我们下面来具体分析extern "C"通常的使用技巧。
extern "C"的惯用法:
(1)在C++中引用C语言中的函数和变量,在包含C语言头文件(假设为cExample.h)时,需进行下列处理:
extern "C"
{
#include "cExample.h"
}
而在C语言的头文件中,对其外部函数只能指定为extern类型,C语言中不支持extern "C"声明,在.c文件中包含了extern "C"时会出现编
译语法错误。
以C++引用C函数例子工程中包含的三个文件的源代码如下:
  /* c语言头文件:cExample.h */
  #ifndef C_EXAMPLE_H
  #define C_EXAMPLE_H
  extern int add(int x,int y);
  #endif

  /* c语言实现文件:cExample.c */
  #include "cExample.h"
  int add( int x, int y )
  {
  return x + y;
  }



  // c++实现文件,调用add:cppFile.cpp
  extern "C"
  {
  #include "cExample.h"
  }
  int main(int argc, char* argv[])
  {
  add(2,3);
  return 0;
  }

如果C++调用一个C语言编写的.DLL时,当包括.DLL的头文件或声明接口函数时,应加extern "C" { }。
(2)在C中引用C++语言中的函数和变量时,C++的头文件中的函数声明需添加前缀extern "C",但是在C语言中不能直接引用
已由extern "C"修饰过的函数声明或变量的头文件(因为C编译方式不支持extern “C” 关键字),应该在C中将需要引用的C++
函数的声明为extern类型。
以C引用C++函数例子工程中包含的三个文件的源代码如下:
  //C++头文件 cppExample.h
  #ifndef CPP_EXAMPLE_H
  #define CPP_EXAMPLE_H
  extern "C" int add( int x, int y );
  #endif

  //C++实现文件 cppExample.cpp
  #include "cppExample.h"
  int add( int x, int y )
  {
  return x + y;
  }


  /* C实现文件 cFile.c
  /* 但这样会编译出错:#include "cExample.h",因为C编译不支持extern "C" 关键字 */
  extern int add( int x, int y );
  int main( int argc, char* argv[] )
  {
  add( 2, 3 );
  return 0;
  }


5、MFC提供了一些宏,可以使用AFX_EXT_CLASS来代替__declspec(DLLexport),并修饰类名,从而导出类,
AFX_API_EXPORT来修饰函数,AFX_DATA_EXPORT来修饰变量
AFX_CLASS_IMPORT:__declspec(DLLexport)
AFX_API_IMPORT:__declspec(DLLexport)
AFX_DATA_IMPORT:__declspec(DLLexport)
AFX_CLASS_EXPORT:__declspec(DLLexport)
AFX_API_EXPORT:__declspec(DLLexport)
AFX_DATA_EXPORT:__declspec(DLLexport)
AFX_EXT_CLASS:#ifdef _AFXEXT
AFX_CLASS_EXPORT
#else
AFX_CLASS_IMPORT
6、DLLMain负责初始化(Initialization)和结束(Termination)工作,每当一个新的进程或者该进程的新的线程访问DLL时,或
者访问DLL的每一个进程或者线程不再使用DLL或者结束时,都会调用DLLMain。但是,使用TerminateProcess或
TerminateThread结束进程或者线程,不会调用DLLMain。
7、一个DLL在内存中只有一个实例
DLL程序和调用其输出函数的程序的关系:
1)、DLL与进程、线程之间的关系
DLL模块被映射到调用它的进程的虚拟地址空间。
DLL使用的内存从调用进程的虚拟地址空间分配,只能被该进程的线程所访问。
DLL的句柄可以被调用进程使用;调用进程的句柄可以被DLL使用。
DLL可以有自己的数据段,但没有自己的堆栈,使用调用进程的栈,与调用它的应用程序相同的堆栈模式。
2)、关于共享数据段
DLL定义的全局变量可以被调用进程访问;DLL可以访问调用进程的全局数据。使用同一DLL的每一个进程都有自己的DLL全局
变量实例。如果多个线程并发访问同一变量,则需要使用同步机制;对一个DLL的变量,如果希望每个使用DLL的线程都有自己
的值,则应该使用线程局部存储(TLS,Thread Local Strorage).
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