FFI存在背景
FFI(Foreign Function Interface)能够用来与其它语言进行交互，然而并不是所有语言都这么称说，例如 Java 称之为 JNI（Java Native Interface）
FFI 之所以存在是因为事实中很多代码库都是由不同语言编写的，如果咱们须要应用某个库，然而它是由其它语言编写的，那么往往只有两个抉择：
- 对该库进行重写或者移植
- 应用
FFI
FFI实现须要面对的挑战
- 调用方语言是否涵盖了被调用语言的数据类型，
rust作为调用方语言，涵盖了所有C语言的数据类型，比方C当中的int,double对应了rust中的i32,f64类型 - 是否可能解决
C的裸指针，包含指向被看作是字符串的数组指针，包含构造体指针
在 Rust 中调用 C 的办法
- 在
Rust代码中应用extern关键字申明要调用的C函数 - 应用
unsafe块调用它
留神点：须要手动解决参数和返回值的转换，可能产生异样报错
FFI实现调用简略C函数
试验平台Ubuntu22.04 amd64 Desktop
调用了C规范库当中的数学库函数，abs求绝对值，pow求幂，sqrt求平方根
use std::os::raw::{c_double, c_int};
// 从规范库 libc 中引入三个函数。
// 此处是 Rust 对三个 C 函数的申明：
extern "C" {
fn abs(num: c_int) -> c_int;
fn sqrt(num: c_double) -> c_double;
fn pow(num: c_double, power: c_double) -> c_double;
}
fn main() {
let x: i32 = -123;
// 每次调用都必须产生在一个unsafe区域内, 表明Rust对外部调用中可能存在的不平安行为不负责
println!("{x}的绝对值是: {}.", unsafe { abs(x) });
let n: f64 = 9.0;
let p: f64 = 3.0;
println!("{n}的{p}次方是: {}.", unsafe { pow(n, p) });
let mut y: f64 = 64.0;
println!("{y}的平方根是: {}.", unsafe { sqrt(y) });
y = -3.14;
println!("{y}的平方根是: {}.", unsafe { sqrt(y) }); //** NaN = NotaNumber（不是数字）
}上述程序的输入是
-123的绝对值是: 123.
9的3次方是: 729.
64的平方根是: 8.
-3.14的平方根是: NaN.FFI调用自定义地位的C库
我的项目构造如下
.
├── build.rs
├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
├── hello
│ └── hello.c
└── src
└── main.rs编辑hello/hello.c文件
#include <stdio.h>
void hello() {
printf("Hello, build script!!!!\n");
}在Cargo.toml退出构建时依赖
[build-dependencies]
cc = "1.0"批改build.rs
fn main() {
// 示意在hello/hello.c文件产生批改的时候须要从新运行build脚本
println!("cargo:rerun-if-changed=hello/hello.c");
let mut builder: cc::Build = cc::Build::new();
builder
.file("./hello/hello.c")
.compile("hello");
}批改src/main.rs
// 应用extern申明hello是C外面的函数
extern "C" {
fn hello();
}
fn main() {
// rust调用的时候须要应用unsafe包裹
unsafe {
hello();
}
println!("Hello, world!");
}运行
$ cargo run
Hello, build script!!!!
Hello, world!FFI调用简单函数
本示例蕴含构造体指针的传递
当初应用C库中的函数asctime
header文件地位是/usr/include/time.h，函数定义如下，通过传入一个tm类型的构造体指针，返回一个日期格局为Day Mon dd hh:mm:ss yyyy\n的字符串
/* Return a string of the form "Day Mon dd hh:mm:ss yyyy\n"
that is the representation of TP in this format. */
extern char *asctime (const struct tm *__tp) __THROW;因为波及到大量的模板代码和类型转换，须要应用bindgen工具从C语言的头文件生成rust代码放慢开发速度，缩小低级谬误，提高效率
工具由rust语言官网保护，地址
https://github.com/rust-lang/rust-bindgenDebian/Ubuntu系列的装置依赖
$ sudo apt install llvm-dev libclang-dev clang其余零碎的装置依赖参考
https://rust-lang.github.io/rust-bindgen/requirements.html装置命令行工具
$ cargo install bindgen-cli比方当初转换/usr/include/time.h文件
在rust的我的项目根门路下执行命令
$ bindgen /usr/include/time.h > src/mytime.rs之后比照/usr/include/time.h和src/mytime.rs
查看C语言的原始代码，找到函数asctime和构造体tm的定义
/* 源码地位 /usr/include/time.h */
/* Return a string of the form "Day Mon dd hh:mm:ss yyyy\n"
that is the representation of TP in this format. */
extern char *asctime (const struct tm *__tp) __THROW;
/* 源码地位 /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types/struct_tm.h
尽管执行的命令是bindgen /usr/include/time.h > src/mytime.rs
然而工具依然会主动扫描转换相干头文件定义的构造体类型
*/
/* ISO C `broken-down time' structure. */
struct tm
{
int tm_sec; /* Seconds. [0-60] (1 leap second) */
int tm_min; /* Minutes. [0-59] */
int tm_hour; /* Hours. [0-23] */
int tm_mday; /* Day. [1-31] */
int tm_mon; /* Month. [0-11] */
int tm_year; /* Year - 1900. */
int tm_wday; /* Day of week. [0-6] */
int tm_yday; /* Days in year.[0-365] */
int tm_isdst; /* DST. [-1/0/1]*/
# ifdef __USE_MISC
long int tm_gmtoff; /* Seconds east of UTC. */
const char *tm_zone; /* Timezone abbreviation. */
# else
long int __tm_gmtoff; /* Seconds east of UTC. */
const char *__tm_zone; /* Timezone abbreviation. */
# endif
};
#endif查看src/mytime.rs文件外面的代码，找到asctime函数以及tm构造体的定义
extern "C" {
pub fn asctime(__tp: *const tm) -> *mut ::std::os::raw::c_char;
}
#[repr(C)]
#[derive(Debug, Copy, Clone)]
pub struct tm {
pub tm_sec: ::std::os::raw::c_int,
pub tm_min: ::std::os::raw::c_int,
pub tm_hour: ::std::os::raw::c_int,
pub tm_mday: ::std::os::raw::c_int,
pub tm_mon: ::std::os::raw::c_int,
pub tm_year: ::std::os::raw::c_int,
pub tm_wday: ::std::os::raw::c_int,
pub tm_yday: ::std::os::raw::c_int,
pub tm_isdst: ::std::os::raw::c_int,
pub tm_gmtoff: ::std::os::raw::c_long,
pub tm_zone: *const ::std::os::raw::c_char,
}批改src/main.rs文件内容
use std::ffi::{c_char, CStr, CString};
// mytime.rs作为main.rs的一个mod
mod mytime;
fn main() {
// 因为mytime::mm构造体外面的tm_zone字段是一个字符串指针
// 先创立一个字符串
let timezone = CString::new("UTC").unwrap();
// 从mytime中导入一个tm构造体，填写参数如下
let mut time_value = mytime::tm {
tm_sec: 1,
tm_min: 1,
tm_hour: 1,
tm_mday: 1,
tm_mon: 1,
tm_year: 1,
tm_wday: 1,
tm_yday: 1,
tm_isdst: 1,
tm_gmtoff: 1,
// 此处转换为指针类型
tm_zone: timezone.as_ptr()
};
unsafe {
// 裸指针
let c_time_value_ptr = &mut time_value;
// 获取一个c字符串指针
let asctime_result_ptr = mytime::asctime(c_time_value_ptr);
// 从指针再转变为CStr类型
let c_str = CStr::from_ptr(asctime_result_ptr);
// 最初再转变为rust的&str类型，返回的是一个Result类型，可能会产生utf-8编码谬误
println!("{:?}", c_str.to_str());
}
}运行
$ cargo run
Ok("Mon Feb 1 01:01:01 1901\n")因为bindgen是把整个/usr/include/time.h文件外面的所有函数和构造体都转换到rust中，所以编译rust的时候会产生很多的function *** is never used， constant **** should have an upper case name这种告警，这个是失常的
参考浏览
从 Rust 调用 C 库函数 – linux cn
Rust调用C程序的实现步骤
C 规范库
rust语言圣经 – FFI
发表回复