使用Haskell构建动态库并从C++中使用它

Question

我希望构建一个包含Haskell函数的动态库。我在Linux上工作，想要从C++代码中调用这个动态库。 我使用了http://wiki.python.org/moin/PythonVsHaskell中的示例，并拥有以下文件：

Test.hs:

{-# LANGUAGE ForeignFunctionInterface #-}
module Test where

import Foreign.C.Types

hsfun :: CInt -> IO CInt
hsfun x = do
    putStrLn "Hello World"
    return (42 + x)

foreign export ccall
    hsfun :: CInt -> IO CInt

module_init.c:

#define CAT(a,b) XCAT(a,b)
#define XCAT(a,b) a ## b
#define STR(a) XSTR(a)
#define XSTR(a) #a

#include <HsFFI.h>

extern void CAT (__stginit_, MODULE) (void);

static void library_init (void) __attribute__ ((constructor));
static void
library_init (void)
{
  /* This seems to be a no-op, but it makes the GHCRTS envvar work. */
  static char *argv[] = { STR (MODULE) ".so", 0 }, **argv_ = argv;
  static int argc = 1;

  hs_init (&argc, &argv_);
  hs_add_root (CAT (__stginit_, MODULE));
}

static void library_exit (void) __attribute__ ((destructor));
static void
library_exit (void)
{
  hs_exit ();
}

现在我将这些文件编译成一个动态库：

$ ghc -dynamic -shared -fPIC -optc '-DMODULE=Test' Test.hs module_init.c -o libTest.so
[1 of 1] Compiling Test             ( Test.hs, Test.o )
Linking libTest.so ...

这将创建包括Test_stub.h文件在内的其他文件：

#include "HsFFI.h"
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
extern HsInt32 hsfun(HsInt32 a1);
#ifdef __cplusplus
}
#endif

和 Test_stub.c：

#define IN_STG_CODE 0
#include "Rts.h"
#include "Stg.h"
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

extern StgClosure Test_zdfhsfunzua165_closure;
HsInt32 hsfun(HsInt32 a1)
{
Capability *cap;
HaskellObj ret;
HsInt32 cret;
cap = rts_lock();
cap=rts_evalIO(cap,rts_apply(cap,(HaskellObj)runIO_closure,rts_apply(cap,&Test_zdfhsfunzua165_closure,rts_mkInt32(cap,a1))) ,&ret);
rts_checkSchedStatus("hsfun",cap);
cret=rts_getInt32(ret);
rts_unlock(cap);
return cret;
}
static void stginit_export_Test_zdfhsfunzua165() __attribute__((constructor));
static void stginit_export_Test_zdfhsfunzua165()
{getStablePtr((StgPtr) &Test_zdfhsfunzua165_closure);}
#ifdef __cplusplus
}
#endif

然后我创建一个cpp文件main.cpp：

#include "Test_stub.h"

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    cout << hsfun(5);
}

我想要编译和链接它。但是当我调用g++时，它会显示：

$ g++ -I/usr/lib/ghc-7.0.3/include -L. -lTest main.cpp
/tmp/ccFP2AuB.o: In function `main':
main.cpp:(.text+0xa): undefined reference to `hsfun'
collect2: ld gab 1 als Ende-Status zurück

所以我将Test_stub.o文件添加到命令行中（尽管我认为hsfun函数应该已经在通过-lTest参数添加的libTest.so库中定义）。我不认为我应该将Test_stub.o文件链接到可执行文件中，因为我想使用动态链接，但这也无效：

$ g++ -I/usr/lib/ghc-7.0.3/include -L. -lTest main.cpp Test_stub.o
Test_stub.o: In function `hsfun':
Test_stub.c:(.text+0x9): undefined reference to `rts_lock'
Test_stub.c:(.text+0x16): undefined reference to `rts_mkInt32'
Test_stub.c:(.text+0x1d): undefined reference to `Test_zdfhsfunzua165_closure'
Test_stub.c:(.text+0x28): undefined reference to `rts_apply'
Test_stub.c:(.text+0x2f): undefined reference to `base_GHCziTopHandler_runIO_closure'
Test_stub.c:(.text+0x3a): undefined reference to `rts_apply'
Test_stub.c:(.text+0x4a): undefined reference to `rts_evalIO'
Test_stub.c:(.text+0x5c): undefined reference to `rts_checkSchedStatus'
Test_stub.c:(.text+0x66): undefined reference to `rts_getInt32'
Test_stub.c:(.text+0x70): undefined reference to `rts_unlock'
Test_stub.o: In function `stginit_export_Test_zdfhsfunzua165':
Test_stub.c:(.text.startup+0x3): undefined reference to `Test_zdfhsfunzua165_closure'
Test_stub.c:(.text.startup+0x8): undefined reference to `getStablePtr'
collect2: ld gab 1 als Ende-Status zurück

我需要链接Test_stub.o吗？如果是，为什么？我应该向链接器传递哪些参数？

- Heinzi

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我不知道具体细节，但你肯定需要链接Haskell运行时（特别是它的垃圾回收器）。 - Basile Starynkevitch

也许如果你把链接器标志放在命令行的末尾，它就能工作了："$ g++ -I/usr/lib/ghc-7.0.3/include -L. -lTest main.cpp" - Daniel Fischer

@Daniel：这已经是我第二次看到有人建议将链接器标志放在最后，而且第一次似乎也解决了问题。为什么会这样呢？我以为标志的位置无关紧要？ - Xeo

@Xeo 我不知道对于 g++ 是否重要（除了后来的-O选项覆盖前面的选项等情况），但是对于 gcc 是很重要的，所以我觉得这值得一试。就我所知，它没有解决问题，解决问题的方法是使用 ghc 来完成工作，它知道如何调用链接器。 - Daniel Fischer

Answer 1

使用ghc比与g++搏斗更容易，

ghc main.cpp -o hithere -L. -lTest -lstdc++

在创建共享库的方式之后，这对我很有用。我已经在7.2.2和7.0.2上进行了测试，两者都可以正常工作。

- Daniel Fischer

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Haskell接口是一个更大项目的一个模块，我不想用ghc编译整个C++项目。 - Heinzi

那很有道理。你可以尝试通过让 GHC 以足够高的详细程度编译示例，并将 stderr 重定向到文件来捕获必要的链接器标志。尽管它会给你一个相当长的链接项列表。 - Daniel Fischer

我使用了你的解决方案，现在它可以工作了。当我向 GHC 传递参数“-v”时，它会在命令行上打印出所使用的链接器参数。 - Heinzi