====== Соглашения - Calling Conventions на x86 и x64 с примерами и схемами ======




==== Термины и основы ====
  * **Calling convention** — соглашение о способе передачи аргументов функции, возврате значений и очистке стека.
  * Важен при низкоуровневой разработке, реверс-инжиниринге, работе с чужим кодом, ассемблерной вставке.
  * Различие соглашений: кто и как передаёт аргументы, кто очищает стек, используется ли frame pointer.
  * __x86 и Win64 кардинально отличаются!__

----

==== x86: Основные calling conventions ====

^Convention  ^Порядок аргументов^Как передаются^Кто чистит стек^Возврат значения^Имя функции^Где применяется^
|__cdecl     |Cправа налево     |Стек           |Caller         |EAX             |_func         |C/varargs         |
|__stdcall   |Cправа налево     |Стек           |Callee         |EAX             |_func@N       |WinAPI            |
|__fastcall  |R->L, 1 ECX, 2 EDX, потом стек|Регистр+стек|Callee|EAX|@func@N      |Оптимизация        |
|thiscall    |this via ECX, потом стек|ECX/стек    |Caller         |EAX             |манглинг      |C++ методы        |

---

=== __cdecl ===
  * Аргументы: справа налево через стек.
  * Стек чистит вызывающий (caller).
  * Хорошо подходит для функций с переменным числом аргументов (printf и др).
  * Имя: обычно с нижним подчёркиванием на уровне объектного файла.
  * Возврат: EAX.

==== Пример (cdecl, x86): ====
<code asm>
int sum(int a, int b) { return a + b; }
</code>
<code asm>
push 2          ; b
push 1          ; a
call sum
add esp, 8      ; очищаем стек
</code>
<code asm>
sum:
    push ebp
    mov ebp, esp
    sub esp, 4          ; локальная переменная
    mov eax, [ebp+8]    ; a
    add eax, [ebp+12]   ; b
    mov esp, ebp
    pop ebp
    ret
</code>

---

=== __stdcall ===
  * Аргументы: справа налево через стек.
  * Стек чистит вызываемая функция (callee).
  * Переменные аргументы невозможны.
  * Имя: _func@N (символ + байты аргументов).
  * Возврат: EAX.

==== Пример (stdcall, x86): ====
<code asm>
push 2
push 1
call sum@8
; нет add esp, 8!
...
sum@8:
    push ebp
    mov ebp, esp
    sub esp, 4
    ...логика...
    mov esp, ebp
    pop ebp
    ret 8              ; callee очищает стек
</code>

---

=== __fastcall ===
  * 1-й аргумент в ECX, 2-й в EDX, остальные через стек.
  * Стек чистит callee (ret N).
  * Имя: @func@N.
  * Возврат: EAX.

==== Пример (fastcall, x86): ====
<code asm>
push 3          ; 3-й аргумент
mov edx, 2      ; 2-й
mov ecx, 1      ; 1-й
call sum@12
...             ; нет add esp
sum@12:
    push ebp
    mov ebp, esp
    ...
    mov esp, ebp
    pop ebp
    ret 0Ch
</code>

---

=== thiscall ===
  * Для методов С++.
  * Указатель this — ECX, остальные аргументы через стек.
  * Стек чистит caller.
  * Имя видоизменено по схеме C++ манглинга.
  * Используется только для x86.

==== Пример (thiscall, x86): ====
<code asm>
push 2            ; b
push 1            ; a
mov ecx, obj      ; this
call Foo::bar
add esp, 8
</code>

---

==== Детали реализации (prologue/epilogue) на x86 ====

=== Prologue (вход функции) ===
<code asm>
push ebp              ; сохранить старый frame pointer
mov ebp, esp          ; установить новый frame pointer (ebp)
sub esp, X            ; выделить X байт под локальные переменные
</code>

=== Epilogue (выход из функции) ===
<code asm>
mov esp, ebp
pop ebp
ret / ret N           ; ret N для stdcall/fastcall
</code>

=== Локальные переменные и аргументы ===
  * Аргументы функции: [ebp+8], [ebp+12] и т.д. ([[ebp+4]] — return address).
  * Локальные переменные: [ebp-4], [ebp-8], ..., для каждой следующей — минус по 4 байта.

=== Пример с комментариями ===
<code asm>
sum:
    push ebp                ; сохранить ebp
    mov ebp, esp            ; новый frame pointer
    sub esp, 8              ; 2 локальных переменных (например)
    mov eax, [ebp+8]        ; первый аргумент a
    add eax, [ebp+12]       ; второй b
    mov [ebp-4], eax        ; локалка c
    ...
    mov esp, ebp
    pop ebp
    ret / ret N
</code>

---

==== x64 (Win64 ABI): подробный разбор ====

=== Передача аргументов ===
  * Первые 4 аргумента — через регистры: RCX, RDX, R8, R9 (или XMM0–XMM3 для float/double).
  * 5-й и далее — через стек ([rsp+N]).
  * Caller ОБЯЗАН выделять 32 байта «shadow space» перед вызовом (sub rsp, 28h).
  * **Других соглашений под Win64 нет!**

=== Prologue (вход функции) ===
<code asm>
sub rsp, 28h            ; shadow space (32 байта) + выравнивание (обычно)
; если нужны локальные — sub rsp, больше
</code>
  * Обычно frame pointer (rbp) не используется. Если включени дебаг-опции — возможно будет push rbp; mov rbp, rsp.
  * Аргументы сразу доступны по rcx, rdx, r8, r9.
  * Shadow space: [rsp+0], [rsp+8], [rsp+16], [rsp+24]

=== Epilogue (выход функции) ===
<code asm>
add rsp, 28h
ret
</code>

=== Локальные переменные ===
  * Выделяются через sub rsp, XX.
  * Доступ — [rsp+смещение] (если не используется frame pointer).

=== Дизассемблированный x64-пример (MSVC / x64dbg) ===
<code asm>
sum:
    sub     rsp, 28h              ; Shadow space
    mov     eax, ecx              ; 1-й аргумент
    add     eax, edx              ; 2-й
    add     eax, r8d              ; 3-й
    add     eax, r9d              ; 4-й
    shl     eax, 1                ; умножение на 2
    add     rsp, 28h
    ret
</code>

  * Если есть 5-й и далее аргумент: размещается в памяти, брать через [rsp+40h], [rsp+48h] и т.д.

=== Пример вызова (caller, x64) ===
<code asm>
mov     ecx, 1        ; первый аргумент
mov     edx, 2        ; второй
mov     r8d, 3        ; третий
mov     r9d, 4        ; четвертый
sub     rsp, 28h      ; shadow space
; здесь push или mov в [rsp+40h] пятый/шестой/и т.д.
call    sum
add     rsp, 28h
</code>

=== Важные примечания Win64 ABI ===
  * Перед каждым call stack должен быть выровнен на 16 байт!
  * Shadow (home) space обязателен, даже если всего 1 аргумент.
  * Все значения до 4-х аргументов необходимо сохранять там callee-стороне при необходимости (spill).
  * strconv, printf и другие vararg: после 4-го аргумента значения только через стек.
  * Возврат: через RAX (int/pointer) или XMM0 (float/double).

=== Отличие от Linux x64 (System V ABI) ===
  * Под Linux: первые шесть аргументов кладутся в RDI, RSI, RDX, RCX, R8, R9.
  * Нет shadow space.
  * Не путать с Win64!

---

==== Как узнать соглашение вызова по дизассемблированному коду (x64dbg) ====

  * __cdecl__: после call всегда add esp, X (caller очищает стек).
  * __stdcall/fastcall__: после call нет add esp, а внутри функции — ret X (callee очищает).
  * __fastcall__: часть аргументов переданы через ecx/edx, остальные стек.
  * thiscall: ecx = this.
  * __Win64__: всегда используются rcx/rdx/r8/r9 (caller), выделяется 28h (или >=28h) перед call (shadow space).
  * Внутри функции часто нет frame pointer, доступ к локальным напрямую через rsp.

---

===== Краткая шпаргалка по стеку (Win64, вызов функции с 6 аргументами) =====

|          | Значение      | Комментарий                                      |
|----------|--------------|--------------------------------------------------|
|rsp+0     |Shadow RCX    | 1-й аргумент (копия)                              |
|rsp+8     |Shadow RDX    | 2-й                                               |
|rsp+16    |Shadow R8     | 3-й                                               |
|rsp+24    |Shadow R9     | 4-й                                               |
|rsp+32    |5-й           | 5-й аргумент (через стек)                         |
|rsp+40    |6-й           | 6-й аргумент                                      |

---

===== Мини-конспект для реверса Win64 =====

  * Все функции вызываются с выравнием и shadow space.
  * До 4-х аргументов — через rcx/rdx/r8/r9 (или xmm0–xmm3).
  * 5+ — через стек по адресам выше shadow space.
  * Внутри функции часто нет frame pointer, локальные и временные размещаются через rsp.
  * После call caller обязан вернуть rsp к прежнему значению (add rsp, XX).

---

===== Примеры для практики =====

==== Пример 1: Простая функция (Win64) ====

<code asm>
int foo(int a, int b) { return a+b; }
</code>
<code asm>
foo:
    mov eax, ecx   ; a
    add eax, edx   ; b
    ret
</code>
<code asm>
mov ecx, 5
mov edx, 6
sub rsp, 28h      ; выделил shadow space + выравнивание
call foo
add rsp, 28h
</code>

==== Пример 2: С vararg (Win64, printf) ====

  * Первые 4 аргумента — rcx, rdx, r8, r9 + копии кладутся в shadow space.
  * 5-й и выше на стек
  * Внутри функции printf читает все аргументы из shadow space + стек.

---

===== Заключение =====

Win64 calling convention:  
  * Первые 4 аргумента — через rcx, rdx, r8, r9
  * Shadow space (32 байта) обязателен перед каждым call
  * 5+ аргументов размещаются на стеке выше shadow
  * Возврат значения — через rax
  * Frame pointer часто не используется
  * После call восстановить rsp!

---