9 外部函数接口（FFI） on 编程那些事儿

9.1 语言互操作

Tue, 11 Aug 2026 11:30:00 +0800

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/unsafe-deep-dive/ffi/language-interop.html

9.1 语言互操作

理想场景：

╭────────────╮ ╭────────────╮
│ │ │ │
│ │ <--------------------------------------> │ │
│ │ │ │
╰────────────╯ ╰────────────╯
 Rust "C++"

本课程本节介绍如何通过 Rust 的外部函数接口（FFI）与外部语言交互，并特别关注与 C++ 的互操作。

9.2 策略

Tue, 11 Aug 2026 11:30:00 +0800

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/unsafe-deep-dive/ffi/strategies.html

9.2 策略

直接共享数据结构与符号非常困难：

╭────────────╮ ╭────────────╮
│ │ │ │
│ │ <--------------------------------------> │ │
│ │ │ │
╰────────────╯ ╰────────────╯
 Rust "C++"

通过 C ABI 进行 FFI 要可行得多：

9.3 考量：类型安全

Tue, 11 Aug 2026 11:30:00 +0800

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/unsafe-deep-dive/ffi/type-safety.html

9.3 考量：类型安全

9.5 封装 `abs(3)`

Tue, 11 Aug 2026 11:30:00 +0800

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/unsafe-deep-dive/ffi/abs.html

9.5 封装 `abs(3)`

1
2
3
4
5
6
7
8
9


// Copyright 2026 Google LLC
// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
fn abs(x: i32) -> i32;

fn main() {
 let x = -42;
 let abs_x = abs(x);
 println!("{x}, {abs_x}");
}

在本幻灯片中，我们建立编写包装器的模式。

9.6 封装 `srand(3)` 与 `rand(3)`

Tue, 11 Aug 2026 11:30:00 +0800

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/unsafe-deep-dive/ffi/rand.html

9.6 封装 `srand(3)` 与 `rand(3)`

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17


// Copyright 2026 Google LLC
// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
use libc::{rand, srand};

// unsafe extern "C" {
// /// 为随机数生成器设置种子
// fn srand(seed: std::ffi::c_uint);

// fn rand() -> std::ffi::c_int;
// }

fn main() {
 unsafe { srand(12345) };

 let a = unsafe { rand() as i32 };
 println!("{a:?}");
}

本幻灯片旨在说明：若包装器编写不当，很容易触发未定义行为。我们将看到触发类型安全问题有多么容易。

9.7 练习：C 库

Tue, 11 Aug 2026 11:30:00 +0800

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/unsafe-deep-dive/ffi/c-library-example.html

9.7 练习：C 库

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48


#ifndef TEXT_ANALYSIS_H
#define TEXT_ANALYSIS_H

#include <stddef.h>
#include <stdbool.h>

typedef struct TextAnalyst TextAnalyst;

typedef struct {
 const char* start;
 size_t length;
 size_t index;
} Token;

typedef enum {
 TA_OK = 0,
 TA_ERR_NULL_POINTER,
 TA_ERR_OUT_OF_MEMORY,
 TA_ERR_OTHER,
} TAError;

/* 返回 `false` 表示未找到 token。 */
typedef bool (*Tokenizer)(Token* token, void* extra_context);


typedef bool (*TokenCallback)(void* user_context, Token* token, void* result);

/* TextAnalyst 构造函数 */
TextAnalyst* ta_new(void);

/* TextAnalyst 析构函数 */
void ta_free(TextAnalyst* ta);

/* 重置状态以清除当前文档 */
void ta_reset(TextAnalyst* ta);

/* 使用自定义分词器（默认为空白符） */
void ta_set_tokenizer(TextAnalyst* ta, Tokenizer* func);

TAError ta_set_text(TextAnalyst* ta, const char* text, size_t len, bool make_copy);

/* 对每个 token 应用 `callback` */
size_t ta_foreach_token(const TextAnalyst* ta, const TokenCallback* callback, void* user_context);

/* 获取人类可读的错误信息 */
const char* ta_error_string(TAError error);

#endif /* TEXT_ANALYSIS_H */

C 库常用 void* 参数隐藏实现细节。

9.8 练习：C++ 库

Tue, 11 Aug 2026 11:30:00 +0800

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/unsafe-deep-dive/ffi/cpp-library-example.html

9.8 练习：C++ 库

C++ 头文件：interner.hpp

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22


#ifndef INTERNER_HPP
#define INTERNER_HPP

#include <string>
#include <unordered_set>

class StringInterner {
 std::unordered_set<std::string> strings;

public:
 // 返回指向驻留字符串的指针（在 interner 生命周期内有效）
 const char* intern(const char* s) {
 auto [it, _] = strings.emplace(s);
 return it->c_str();
 }

 size_t count() const {
 return strings.size();
 }
};

#endif

C 头文件：interner.h

9 外部函数接口（FFI） on 编程那些事儿

9.1 语言互操作

9.1 语言互操作

9.2 策略

9.2 策略

9.3 考量：类型安全

9.3 考量：类型安全

9.5 封装 `abs(3)`

9.5 封装 abs(3)

9.6 封装 `srand(3)` 与 `rand(3)`

9.6 封装 srand(3) 与 rand(3)

9.7 练习：C 库

9.7 练习：C 库

9.8 练习：C++ 库

9.8 练习：C++ 库

9.5 封装 `abs(3)`

9.6 封装 `srand(3)` 与 `rand(3)`