C和C++的函数名修饰

我们在程序链接的时候,经常会碰到链接错误,这些错误的是怎么引起的,又该怎么解决呢?读了下面的文字你会有答案的。

  • 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 

  • 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(const CTest &src); 
public: 
    long DrawText(HDC hdc, long pos, const TCHAR* text, RGBQUAD color, BYTE bUnder, bool bSet); 
    long InsightClass(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。 

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。 

 

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:long MakeFun(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"。 

1.__stdcall 

 


以“?”标识函数名的开始,后跟函数名; 函数名后面以“@@YG”标识参数表的开始,后跟参数表; 
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; 
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; 
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(char *var1,unsigned long)—–“?Test1@@YGHPADK@Z” void Test2() —–“?Test2@@YGXXZ” 
2 __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”。 

3 __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”。 

VC++对函数的省缺声明是"__cedcl",将只能被C/C++调用。 

CB在输出函数声明时使用4种修饰符号 : 

__cdecl cb 的默认值,它会在输出函数名前加 "_",并保留此函数名不变,参数按照从右到左的顺序依次传递给栈,也可以写成_cdecl和cdecl形式。 
__fastcall 修饰的函数的参数将尽可能的使用寄存器来处理,其函数名前加@,参数按照从左到右的顺序压栈; 
__pascal 它说明的函数名使用 Pascal 格式的命名约定。这时函数名全部大写。参数按照从左到右的顺序压栈; 
__stdcall 使用标准约定的函数名。函数名不会改变。使用 __stdcall 修饰时。参数按照由右到左的顺序压栈,也可以是_stdcall; 


C语言函数调用约定  

在C语言中,假设我们有这样的一个函数: 

int function(int a,int b) 

调用时只要用 result = function(1,2) 这样的方式就可以使用这个函数。但是,当高级语言被编译成计算机可以识别的机器码时,有一个问题就出现来:在CPU中,计算机没有办法知道一个函数调用需要多少个、什么样的参数,也没有硬件可以保存这些参数。也就是说,计算机不知道怎么给这个函数传递参数,传递参数的工作必须由函数调用者和函数本身来协调。为此,计算机提供了一种被称为栈的数据结构来支持参数传递。 

栈是一种先后进先出的数据结构,栈有一个存储区、一个栈顶指针。栈顶指针指向堆栈中第一个可用的数据项(被称为栈顶)。用户可以在栈顶上方向栈中加入数据,这个操作被称为压栈 (Push),压栈以后,栈顶自动变成新加入数据项的位置,栈顶指针也随之修改。用户也可以从堆栈中取走栈顶,称为弹出栈 (pop),弹出栈后,栈顶下的一个元素变成栈顶,栈顶指针随之修改。 

函数调用时,调用者依次把参数压栈,然后调用函数,函数被调用以后,在堆栈中取得数据,并进行计算。函数计算结束以后,或者调用者、或者函数本身修改堆栈,使堆栈恢复原装。 

在参数传递中,有两个很重要的问题必须得到明确说明: 

当参数个数多于一个时,按照什么顺序把参数压入堆栈 
函数调用后,由谁来把堆栈恢复原状 
在高级语言中,通过函数调用约定来说明这两个问题。常见的调用约定有: 

stdcall 
cdecl 
fastcall 
thiscall 
naked call 

stdcall调用约定 
stdcall很多时候被称为pascal调用约定,因为pascal是早期很常见的一种教学用计算机程序设计语言,其语法严谨,使用的函数调用约定就是stdcall。在Microsoft C++系列的C/C++编译器中,常常用PASCAL宏来声明这个调用约定,类似的宏还有WINAPI和CALLBACK。 

stdcall调用约定声明的语法为(以前文的那个函数为例): 

int __stdcall function(int a,int b) 

stdcall的调用约定意味着:1)参数从右向左压入堆栈,2)函数自身修改堆栈 3)函数名自动加前导的下划线,后面紧跟一个@符号,其后紧跟着参数的尺寸 

以上述这个函数为例,参数b首先被压栈,然后是参数a,函数调用function(1,2)调用处翻译成汇编语言将变成: 

push 2      // 第二个参数入栈 
push 1      // 第一个参数入栈 
call function // 调用参数,注意此时自动把cs:eip入栈 

而对于函数自身,则可以翻译为: 

push ebp     // 保存ebp寄存器,该寄存器将用来保存堆栈的栈顶指针,可以在函数退出时恢复&n

 

在 Visual Studio 开发环境中设置此编译器选项

  1. 打开此项目的“属性页”对话框。有关详细信息,请参见如何:打开项目属性页

  2. 单击“C/C++”文件夹。

  3. 单击“高级”属性页。

  4. 修改“调用约定”属性。

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