22/03/2013

Konwencja wołania

Home

Konwencja wołania (ang. Calling convention) to zestaw zasad, który określa w jaki sposób metoda wołająca przekazuje parametry do metody wołanej i odbiera od niej wyniki. Programując w .NET, o ile nie współpracujemy z kodem natywnym, w ogóle nie musimy się tym interesować. Zgłębiając ten temat można jednak nauczyć się kilku ciekawych rzeczy.

Zacznijmy od tego jakiej konwencji wołania używa CLR. Na to pytanie można odpowiedzieć na dwa sposoby. Odpowiedź "wysoko poziomowa" brzmi: CLR został zaimplemntowany jako maszyna stosowa i nie używa rejestrów, a więc parametry oraz wyniki zostaną przekazane na stosie. Oto prosty przykład, zacznijmy od klasy:

public class Test
{
        public string ReturnString(int i, bool b)
        {
            return i.ToString() + b.ToString();
        }

        public string ReturnString(Fun f)
        {
            return f.ToString();
        }
}

Teraz spójrzmy na kod w C# i odpowiadający mu kod IL, w którym użyto tych metod:

var t = new Test();

newobj instance void ConsoleApplication1.Test::.ctor()
stloc.0 

var res1 = t.ReturnString(10, true);

ldloc.0 
ldc.i4.s 10
ldc.i4.1 
callvirt instance string ConsoleApplication1.Test::ReturnString(int32, bool)
stloc.1 

var res2 = t.ReturnString(new Fun());

ldloc.0
newobj instance void ConsoleApplication1.Fun::.ctor()
callvirt instance string ConsoleApplication1.Test::ReturnString(class ConsoleApplication1.Fun)
stloc.2 

Istotne fragmenty zaznaczyłem na czerwono. ldloc.0 odpowiada za wrzucenie na stos obiektu, na rzecz którego zostanie wywołana metoda (this). Potem wrzucamy argumenty dla wołanej metody czyli ldc.i4.s 10 oraz ldc.i4.1. Po wywołaniu metody zdejmujemy natomiast wynik ze stosu i zapisujemy w zmiennej lokalnej o indeksie 1 przy pomocy komendy stloc.1. Dla drugiego wywołania wygląda to podobnie. Polecenie newobj tworzy nowy obiekt i umieszcza referencję do niego na stosie.

Czemu jednak CLR został zaimplementowany jako automat stosowy (maszyna wirtualna Java zresztą też), a rejestry pojawiają się dopiero kiedy program jest wykonywany i IL jest zamieniany na kod natywny? Otóż CLR to komercyjna implementacja VES (ang. Virtual Execution System). VES jest częścią standardu ECMA-335, który jest niezależny od docelowej architektury, a w szczególności nie wspomina nic o żadnych rejestrach. Dzięki temu konkretne implementacji standardu mogą używać rejestrów w dowolny sposób.

I tutaj dochodzimy do odpowiedzi "nisko poziomowej" na postawione pytanie, czyli jakiej konwencji używa kod natywny wygenerowany na podstawie IL dla Windows'a. Otóż jest to konwencja fastcall, w której na przykład dla architektury x86 dwa pierwsze parametry przekazywane są w rejestrach ECX oraz EDX. Więcej szczegółów na ten temat można znaleźć na blogu Joe Duffy'ego.

Od siebie dodam, że jeśli korzystamy z P/Invoke to domyślnie metody natywne wołane są przy pomocy konwencji Winapi, która w systemie Windows jest tożsama z Stdcall. Zachowanie to możemy zmienić przy pomocy właściwości CallingConvention atrybutu DllImportAttribute.

0 comments:

Post a comment