C和Rust混合探索

2025/9/16 计算机相关

前言：
先锋的同学鼓励对于C和Rust混合编程的探索，那就开始吧。
面试题内容之前我多多少少略有涉猎，但是Rust我还真没听过。
之前我一直认为C的恼人的手动管理内存和Java基本数据类型无法修改值等问题是存在于是就合理的，似乎是自它们诞生之初就无法改变的特点。但是目前看来Rust给了个解决方案。~~但是我觉得语言更不美了~~ :joy:
C和Rust混合探索：
Java、Python和C++ 之间的互调用常常依赖于各自的外部函数接口（FFI）或特定的绑定库。
但是ABI主要用于静态编译（源码转机器码，机器码转可执行文件）的语言，例如 C 和 C++。所以C和Rust使用ABI进行互相调用咯。
调用问题（上）
Rust调用C
在Rust中，先要链接c文件（夹）

#[link(name = "your_c")]

需要使用extern “C”来声明”我要调用c咯”

extern "C" {
    fn add_numbers(a: i32, b: i32) -> i32;//问题：这是什么？
}

调用C语言代码时，Rust编译器无法保证内存安全，因为C语言没有内置的内存安全机制。因此，所有的调用都必须放在unsafe{ }里面。

fn main() {
    unsafe {
        let result = add_numbers(10, 20);
        println!("sum: {}", result);
    }
}

数据类型映射
好的，我们不得不先解决数据映射的问题。:worried:
众所周知，rust整数类型按位长度划分（如i8/i16/i32…u8/u16/u32…）且整数常量默认为i32，因此里面的a、b就是属于系统默认的整数类型，跟C里面的int很像对吧。
Rust的标准库提供了许多与C语言类型对应的类型，数据类型互通正如货币互通，这样两边才好说话吧。
直接叫ai帮忙造个表格~~~~懒得手打~~

C 语言类型	Rust 对应类型	备注
`char`	`c_char`	通常为 `i8` 或 `u8`。
`int`	`c_int`	通常为 `i32`。
`float`	`c_float`	相当于 `f32`。
`double`	`c_double`	相当于 `f64`。
`void`	`c_void`	用于指针，如 `void ` 对应 `mut c_void`。
`char *`	`*mut c_char`	指向 C 字符串的可变指针。
`const char *`	`*const c_char`	指向 C 字符串的不可变指针。
`struct`	`#[repr(C)]` 的 `struct`	必须使用 `#[repr(C)]` 宏保证内存布局兼容。
`enum`	`#[repr(C)]` 的 `enum`	必须使用 `#[repr(C)]` 宏保证大小和布局兼容。

调用问题（下）
好的好的，数据类型映射问题暂时解决了，继续。
C语言调用Rust函数时，首先需要将Rust函数暴露为C语言兼容的ABI。
具体方式是使用#[no_mangle]和extern “C”这两个属性来修饰函数。

#[no_mangle]//告诉编译器不要对函数名进行“名字重整”
pub extern "C" //按照C语言来编订这个函数
fn add_numbers(a: i32, b: i32) -> i32 {
    a + b
}

第二步将Rust代码编译成一个C动态链接库或者静态链接库（这样C语言才能调用）如示例：

[lib]
name = "rust_lib"
crate-type = ["cdylib"]

然后运行

cargo build --release

生成的库文件将默认位于target/release/目录下。（先锋示例好像没有，是要我自己来吗？）
最后，在C语言代码中，就可以像调用其他C函数一样调用这个Rust函数。

extern int rust_add(int a, int b);// 记得声明Rust函数

但是，先锋示例也不是这样喵。
方法是提供了个头文件,有点像接口。

// rust_functions.h
#ifndef RUST_FUNCTIONS_H
#define RUST_FUNCTIONS_H

int add_numbers(int a, int b);
int multiply_numbers(int a, int b);
#endif

这样其他文件只需要 #include 这个头文件就行了，可以调用了。好吧，这也是种省事的方法。

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