Rust 與 C 進行互操作

可將 Rust 集成到現有的 C 代碼庫中，也可利用現有的 SDK 編寫 Rust 應用程序。

Rust 和 C 之間的互操作依賴於兩種語言之間的數據轉換，爲此，有一個專門的模塊 ffi。

std::ffi 提供 C 基元類型的類型定義，如 char、int、long。它還提供了一些用於轉換更復雜的實用程序類型，例如 String，將兩者進行映射更容易也更安全的進行處理。

C 基元類型的值可以用作相應的 Rust 類型之一，反之亦然，因爲前者只是後者的類型別名。例如，以下代碼在 32 位的平臺上編譯。

fn foo(num: u32) {
    let c_num: c_uint = num;
    let r_num: u32 = c_num;
}

在 Rust 應用中調用 C

在 Rust 項目中使用 C 或 C++ 由兩個主要部分組成，1，包裝要用於 Rust 的待導出的 C API；2，構建要與 Rust 代碼集成的 C 或 C++ 代碼。由於 C++ 沒有穩定的 ABI 供 Rust 編譯器作爲目標，因此建議在將 Rust 與 C 或 C++ 結合時推薦使用 C ABI。

定義接口

在 Rust 使用 C 或 C++ 代碼前，需要數據類型和函數簽名在鏈接代碼中存在。在 C 或 C++ 中，你需要包含定義數據的頭文件。在 Rust 中，你需要手動或使用工具將這些頭文件定義的轉換爲 Rust 的相適應的定義。

首先，我們介紹如何手動將這些定義從 C 或 C++ 轉換爲 Rust。

定義的頭文件如下：

/* File: cool.h */
typedef struct CoolStruct {
    int x;
    int y;
} CoolStruct;
void cool_function(int i, char c, CoolStruct* cs);

翻譯成 Rust 時，看起來像這樣，如下：

/* File: cool_bindings.rs */
#[repr(C)]
pub struct CoolStruct {
    pub x: cty::c_int,
    pub y: cty::c_int,
}
extern "C" {
    pub fn cool_function(
        i: cty::c_int,
        c: cty::c_char,
        cs: *mut CoolStruct
    );
}

#[repr(C)] 屬性，指示 Rust 編譯器始終使用與 C 相同的規則來組織結構中的數據。extern "C" , 此語句定義使用 C ABI 的函數的簽名。此函數定義了簽名而不定義函數的實現，此函數的實現需要在其他地方提供，或者從靜態庫鏈接到 Rust 庫或二進制文件。cool_function 的參數 cs 是一個裸指針，其它參數使用與 C 兼容的類型。

與其手動生成這些接口（這很乏味且容易出錯），不如使用一個 bindgen 的工具自動執行這些轉換。工具的執行過程包括以下內容：

1，收集所有 C 或 C++ 的頭文件，轉換定義爲 Rust 的接口或數據類型。

2，編寫一個文件，該文件時在第一步中收集的每個文件。

3，提供此文件及用於編譯的編譯標誌。

4，bindgen 將生成的 Rust 代碼寫入到目標文件中。

由於 Rust 編譯器不知道如何編譯 C 或 C++ 的代碼，你需要自行編譯，對於嵌入式項目，這通常將 C 或 C++ 代碼編譯爲靜態庫，然後再鏈接步驟中與 Rust 代碼組合。如果你要使用的庫已經作爲靜態庫分發，則無需重新生成代碼，只需如上所述轉換提供的接口文件，並在編譯鏈接時包含靜態庫。如果你的代碼以源代碼存在，則需要通過構建系統或 cc 庫將 C 或 C++ 代碼編譯到靜態庫中。

在 C 應用中使用 Rust

在 C 或 C++ 使用 Rust 代碼也是由兩個部分組成：1，創建 C API；2，在 C 或 C++ 應用中使用你的 Rust 項目。

設置你的 Rust 項目，在 cargo.toml 文件中設置：

[lib]
name = "your_crate"
crate-type = ["cdylib"]      # Creates dynamic lib
# crate-type = ["staticlib"] # Creates static lib

構建 C API

#[no_mangle] Rust 編譯器對符號名稱的修改方式與本機代碼鏈接器所期望的有所不同，這個屬性告訴 Rust 編譯器不要破壞導出的函數。

extern "C" 默認情況下，你在 Rust 中編寫的任何函數都將使用 Rust ABI（也不穩定）。如果構建面向外部的 FFI API 時，你需要告訴編譯器使用系統 ABI。

將這些結合在一起，你會得到一個大致如下所示的函數。

#[no_mangle]
pub extern "C" fn rust_function() {
}

就像你在 Rust 項目中使用代碼一樣，實現函數部分即可。

cargo 將依據你的平臺或設置生成一個 my_lib 的文件，後綴名可能爲. so，.dll，.a。這個庫可以鏈接到你的構建系統。

在 C 代碼中調用 Rust 函數，還需要一個頭文件來聲明函數簽名。Rust ffi API 的每個函數都需要一個對應的頭文件中的函數簽名。例如：

#[no_mangle]
pub extern "C" fn rust_function() {}

可以轉換爲

void rust_function();

有一個工具可以自動化這個過程。稱爲 cbindgen，它分析你的 Rust 代碼，然後從中生成 C 和 C++ 項目的頭文件。此時，使用 Rust 函數就是如此簡單：

#include "my-rust-project.h"
rust_function();

現如今，這兩種情況都有應用場景，例如，一些歷史存在的 C 項目，一些功能已經很穩定，這時使用 Rust，需要調用 C。同樣的，你寫好的 Rust 的功能，通過 FFI 生成的庫，可以應用到 Android 或 IOS 系統中。

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