使用c_void在FFI中工作

Question

我正在努力通过一个接受void参数的FFI传递结构体，并在另一端读取它。

所涉及的库是libtsm，一个终端状态机。它允许您提供输入，然后找出输入后终端处于哪个状态。

它声明了其绘制函数为：

pub fn tsm_screen_draw(con: *tsm_screen, draw_cb: tsm_screen_draw_cb, data: *mut c_void) -> tsm_age_t;

tsm_screen_draw_cb是由库的用户实现的回调函数，签名如下：

pub type tsm_screen_draw_cb = extern "C" fn(
  con: *tsm_screen,
  id: u32,
  ch: *const uint32_t,
  len: size_t,
  width: uint,
  posx: uint,
  posy: uint,
  attr: *tsm_screen_attr,
  age: tsm_age_t,
  data: *mut c_void
);

这里重要的部分是data参数，它允许用户传递指向自己实现的状态的指针，在绘制后操纵和使用它。给定一个简单结构体：

struct State {
  state: int
}

我应该如何正确地做到这一点？我不确定如何将指向结构体的指针正确地转换为void类型，然后再转回来。

- Skade

Answer 1

你不能将 struct 转换为 c_void，但是你可以使用一些指针转换将结构体的 引用 转换为 *mut c_void 并再次转换回来：

fn my_callback(con: *tsm_screen, ..., data: *mut c_void) {
    // unsafe is needed because we dereference a raw pointer here
    let data: &mut State = unsafe { &mut *(data as *mut State) };
    println!("state: {}", data.state);
    state.x = 10;
}

// ...

let mut state = State { state: 20 };
let state_ptr: *mut c_void = &mut state as *mut _ as *mut c_void;
tsm_screen_draw(con, my_callback, state_ptr);

还有一种方法可以使用std::mem::transmute()函数在指针之间进行强制类型转换，但是这个函数比实际需要的工具更加强大，应尽可能避免使用。

请注意，在将不安全的指针强制转换回引用时必须非常小心。如果tsm_screen_draw在另一个线程中调用其回调函数或者将其存储在全局变量中，然后另一个函数调用它，那么state局部变量可能会在回调被调用时超出作用域，这将导致程序崩溃。

- Vladimir Matveev

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我建议避免使用transmute函数：它非常强大，而且很容易出现错误地转换某些东西的情况。你可以直接使用as处理指针，例如let data = &mut *(data as *mut State);和let state_ptr = &mut state as *mut _ as *mut c_void;。（特别是编写&mut *...，因为那样可以保证你正在处理指针，而不像transmute那样不确定。） - huon

哦，这比我做过的更深入了，但是当我尝试访问数据成员时，它会导致段错误。 - Skade

@Skade，很可能state已经超出了作用域并被销毁。请仔细检查您的回调函数是否仅在state仍然存在时才被调用。 - Vladimir Matveev

@VladimirMatveev 修复了程序到最新的主分支，但现在它在“绘制”函数中崩溃。 - Skade

已修复：在绘制函数中缺少了一个参数，导致错误地读取了内存位置。感谢您的帮助！ - Skade