文盘Rust -- FFI 浅尝 | 京东云技术团队

京东云开发者
• 阅读 308

rust FFI 是rust与其他语言互调的桥梁，通过FFI rust 可以有效继承 C 语言的历史资产。本期通过几个例子来聊聊rust与C 语言交互的具体步骤。

场景一 调用C代码

创建工程

cargo new --bin ffi_sample

Cargo.toml 配置

[package]
name = "ffi_sample"
version = "0.1.0"
edition = "2021"
build = "build.rs"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

[build-dependencies]
cc = "1.0.79"

[dependencies]
libc = "0.2.146"
libloading = "0.8.0"

编写一个简单的c程序sample.c

int add(int a,int b){
    return a+b;
}

main.rs

use std::os::raw::c_int;


#[link(name = "sample")]
extern "C" {
    fn add(a: c_int, b: c_int) -> c_int;
}

fn main() {
    let r = unsafe { add(2, 18) };
    println!("{:?}", r);
}

build.rs


fn main() {
    cc::Build::new().file("sample.c").compile("sample");
}

代码目录树

.
├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
├── build.rs
├── sample.c
└── src
    └── main.rs




cargo run

场景二 使用bindgen 通过头文件绑定c语言动态链接库

修改Cargo.toml,新增bindgen依赖

[package]
name = "ffi_sample"
version = "0.1.0"
edition = "2021"
build = "build.rs"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html

[build-dependencies]
cc = "1.0.79"
bindgen = "0.65.1"

[dependencies]
libc = "0.2.146"
libloading = "0.8.0"

新增 sample.h 头文件

#ifndef ADD_H
#define ADD_H

int add(int a, int b);

#endif

新增 wrapper.h 头文件 wrapper.h 文件将包括所有各种头文件，这些头文件包含我们想要绑定的结构和函数的声明

#include "sample.h";

改写build.rs 编译 sample.c 生成动态链接库sample.so;通过bindgen生成rust binding c 的代码并输出到 bindings 目录

use std::path::PathBuf;

fn main() {
    // 参考cc 文档
    println!("cargo:rerun-if-changed=sample.c");
    cc::Build::new()
        .file("sample.c")
        .shared_flag(true)
        .compile("sample.so");
    // 参考 https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/build-scripts.html
    println!("cargo:rustc-link-lib=sample.so");
    println!("cargo:rerun-if-changed=sample.h");
    let bindings = bindgen::Builder::default()
        .header("wrapper.h")
        .parse_callbacks(Box::new(bindgen::CargoCallbacks))
        .generate()
        .expect("Unable to generate bindings");

    let out_path = PathBuf::from("bindings");
    bindings
        .write_to_file(out_path.join("sample_bindings.rs"))
        .expect("Couldn't write bindings!");
}

修改main.rs include 宏引入sample 动态链接库的binding。以前我们自己手写的C函数绑定就不需要了，看看bindings/sample_bindings.rs 的内容与我们手写的函数绑定是等效的

include!("../bindings/sample_bindings.rs");

// #[link(name = "sample")]
// extern "C" {
//     fn add(a: c_int, b: c_int) -> c_int;
// }

fn main() {
    let r = unsafe { add(2, 18) };
    println!("{:?}", r);
}

代码目录树

.
├── Cargo.lock
├── Cargo.toml
├── bindings
│   └── sample_bindings.rs
├── build.rs
├── sample.c
├── sample.h
├── src
│   └── main.rs
└── wrapper.h

ffi_sample 工程的完整代码位置,读者可以clone https://github.com/jiashiwen/wenpanrust，直接运行即可

cargo run -p ffi_sample

场景三 封装一个c编写的库

secp256k1是一个椭圆曲线计算的 clib，这玩意儿在密码学和隐私计算方面的常用算法，下面我们从工程方面看看封装secp256k1如何操作

cargo new --lib wrapper_secp256k1

cargo.toml

[package]
name = "wrapper_secp256k1"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html
[build-dependencies]
cc = "1.0.79"
bindgen = "0.65.1"

[dependencies]

git 引入 submodule

cd wrapper_secp256k1
git submodule add https://github.com/bitcoin-core/secp256k1  wrapper_secp256k1/secp256k1_sys

工程下新建bindings目录用来存放绑定文件，该目录与src平级

wrapper.h

#include "secp256k1_sys/secp256k1/include/secp256k1.h"

build.rs

use std::path::PathBuf;

fn main() {
    println!("cargo:rustc-link-lib=secp256k1");
    println!("cargo:rerun-if-changed=wrapper.h");
    let bindings = bindgen::Builder::default()
        .header("wrapper.h")
        .parse_callbacks(Box::new(bindgen::CargoCallbacks))
        .generate()
        .expect("Unable to generate bindings");

    let out_path = PathBuf::from("bindings");
    bindings
        .write_to_file(out_path.join("bindings.rs"))
        .expect("Couldn't write bindings!");
}

cargo build 通过

编写测试 lib.rs

include!("../bindings/secp256k1.rs");

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;

    #[test]
    fn test_create_pubkey() {
        // secp256k1返回公钥
        let mut pubkey: secp256k1_pubkey = secp256k1_pubkey { data: [0; 64] };
        let prikey: u8 = 1;

        unsafe {
            let context = secp256k1_context_create(SECP256K1_CONTEXT_SIGN);
            assert!(!context.is_null());
            let ret = secp256k1_ec_pubkey_create(&*context, &mut pubkey, &prikey);
            assert_eq!(ret, 1);
        }
    }
}

运行测试 cargo test 报错

warning: `wrapper_secp256k1` (lib) generated 5 warnings
error: linking with `cc` failed: exit status: 1
  |
  = note: LC_ALL="C" PATH="/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/bin:/Users/jiashiwen/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/libobject-6d1da0e5d7930106.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/libmemchr-d6d74858e37ed726.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/libaddr2line-d75e66c6c1b76fdd.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/libgimli-546ea342344e3761.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/librustc_demangle-8ad10e36ca13f067.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/libstd_detect-0543b8486ac00cf6.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/libhashbrown-7f0d42017ce08763.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/libminiz_oxide-65e6b9c4725e3b7f.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/libadler-131157f72607aea7.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/librustc_std_workspace_alloc-f7d15060b16c135d.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/libunwind-a52bfac5ae872be2.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/libcfg_if-1762d9ac100ea3e7.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/liblibc-f8e0e4708f61f3f4.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/liballoc-af9a608dd9cb26b2.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/librustc_std_workspace_core-9777023438fd3d6a.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/libcore-83ca6d61eb70e9b8.rlib" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib/libcompiler_builtins-ea2ca6e1df0449b8.rlib" "-lSystem" "-lc" "-lm" "-L" "/usr/local/Cellar/rust/1.70.0/lib/rustlib/x86_64-apple-darwin/lib" "-o" "/Users/jiashiwen/rustproject/wrapper_secp256k1/target/debug/deps/wrapper_secp256k1-4bf30c62ecfdf2a7" "-Wl,-dead_strip" "-nodefaultlibs"
  = note: ld: library not found for -lsecp256k1
          clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)


warning: `wrapper_secp256k1` (lib test) generated 5 warnings (5 duplicates)
error: could not compile `wrapper_secp256k1` (lib test) due to previous error; 5 warnings emitted

报错显示找不到编译 secp256k1 相对应的库。

手动编译secp256k1

cd secp256k1_sys
./autogen.sh
./configure
make
make install

编译完成后，测试通过

其实 secp256k1 有对应的 rust wrapper,我们这里只是展示一下封装的过程。

wrapper_secp256k1 工程的完整代码位置,有兴趣的朋友可以clone https://github.com/jiashiwen/wenpanrust。通过以下操作查看运行结果：

  • clone 项目

    git clone https://github.com/jiashiwen/wenpanrust
cd wenpanrust




```

  • update submodule

    git submodule init
git submodule update




```

  • 编译 secp256k1

    cd wrapper_secp256k1/secp256k1_sys 
./autogen.sh
./configure
make
make install  




```

  • run test

    cargo test -p wrapper_secp256k1




```

参考资料

Rust FFI (C vs Rust)学习杂记.pdf
bindgen官方文档
Rust FFI 编程 - bindgen 使用示例

作者：京东科技 贾世闻

来源：京东云开发者社区

后端架构设计
点赞
收藏
评论区
推荐文章
Stella981 Stella981
•
2年前
Rust学习笔记#6：所有权系统
!(https://oscimg.oschina.net/oscnet/up0b8d4b9e5e3854503a73fd494cd4b53d984.JPEG)引子：段错误与内存安全在刚开始接触Rust的时候，我们就提过Rust语言的定位：Rustisasystem'sprogramminglanguagethatr
732
0
0
Wesley13 Wesley13
•
2年前
FLV文件格式
1.        FLV文件对齐方式FLV文件以大端对齐方式存放多字节整型。如存放数字无符号16位的数字300（0x012C），那么在FLV文件中存放的顺序是：|0x01|0x2C|。如果是无符号32位数字300（0x0000012C），那么在FLV文件中的存放顺序是：|0x00|0x00|0x00|0x01|0x2C。2.  
882
0
0
Stella981 Stella981
•
2年前
Rust开发环境搭建
1.Rust概述按照百度百科的说法，Rust是一门系统编程语言，专注于安全，尤其是并发安全，支持函数式和命令式以及泛型等编程范式的多范式语言。Rust在语法上和C类似，但是设计者想要在保证性能的同时提供更好的内存安全。Rust最初是由Mozilla研究院的GraydonHoare设计创造，然后在DaveHerman,Brend
893
0
0
Wesley13 Wesley13
•
2年前
mysql设置时区
mysql设置时区mysql\_query("SETtime\_zone'8:00'")ordie('时区设置失败，请联系管理员！');中国在东8区所以加8方法二：selectcount(user\_id)asdevice,CONVERT\_TZ(FROM\_UNIXTIME(reg\_time),'08:00','0
924
0
0
Wesley13 Wesley13
•
2年前
MBR笔记
<bochs:100000000000e\WGUI\Simclientsize(0,0)!stretchedsize(640,480)!<bochs:2b0x7c00<bochs:3c00000003740i\BIOS\$Revision:1.166$$Date:2006/08/1117
720
0
0
Wesley13 Wesley13
•
2年前
00_设计模式之语言选择
设计模式之语言选择设计模式简介背景设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。设计模式（Designpattern）代表了最佳的实践，通常被有经验的面向对象的软件开发人员所采用。设计模式是软件开发人员在软件开发过程中面临的
564
0
0
Wesley13 Wesley13
•
2年前
MySQL部分从库上面因为大量的临时表tmp_table造成慢查询
背景描述Time:20190124T00:08:14.70572408:00User@Host:@Id:Schema:sentrymetaLast_errno:0Killed:0Query_time:0.315758Lock_
1119
0
0
非凸科技 非凸科技
•
1年前
Rust开发者大会，内容早知道！
在量化交易中，总会发现有一部分「回撤」是在策略意料之外的，如进程闪退、上下游出问题等。那么，Rust在量化场景中的应用，相较于C，对回撤产生了什么样的影响呢？非凸科技量化策略负责人将从“自身系统稳定”与“高效应对风险”两个方面进行全面解答，欢迎锁定「本周日14:00」—分论坛「Rust商业实践」！时间：7月31日（本周日）参会：http://rust
387
0
0
非凸科技 非凸科技
•
1年前
Rust的安全性和稳健型
Rust是围绕安全性和稳健性而设计的。也就是，安全代码是不使用unsafe关键字的代码，声音代码是不会导致内存损坏或其他未定义行为的代码。“未定义行为”(UB)在C、C和Rust等语言中具有特定含义，不同于“未指定”或“实现定义”行为。Rust最重要的
251
0
0
京东云开发者 京东云开发者
•
11个月前
文盘Rust —— rust连接oss | 京东云技术团队
对象存储是云的基础组件之一，各大云厂商都有相关产品。这里跟大家介绍一下rust与对象存储交到的基本套路和其中的一些技巧。
292
0
0
京东云开发者
京东云开发者
Lv1
最懂产业的云
文章
1.2k
粉丝
33
获赞
478
热门文章
KVC原理与数据筛选
Function源码解析与实践
观察者模式在spring中的应用
单体分层应用架构剖析
责任链和策略设计模式-基于Java编程语言