从C#调用Haskell

Question

从C#调用Haskell

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我刚刚花费了最后一周的时间来解决如何将C++代码作为我的日常工作的一部分从C#中执行。我们花费了很长时间才弄清楚，但最终的解决方案相当简单。

现在我很好奇...从C#调用Haskell有多难？（请注意：这是从C#调用Haskell，而不是反过来。因此，主要可执行文件是C＃。）

如果确实很难，那我就不烦恼了。但是如果它相对容易，我可能会尝试一下...

基本上，我们编写了一些C ++代码。在Windows上，它被编译为DLL，在Linux上，它被编译为共享对象（ * .so ）。然后在C＃端，您使用DllImport 并编写一些手动内存管理代码，如果您正在尝试传递任何非平凡的内容（例如数组、字符串等）。

我知道GHC应该支持在两个平台上构建共享库，但我不确定技术细节。导出东西的语法是什么，调用者是否需要执行任何特殊操作来初始化DLL呢？

具体地说：假设存在一个函数 foobar :: FilePath -> IO Int32 。有人能否构建一个小草图，展示：

我需要编写哪些Haskell声明才能将其暴露给外部世界。
如何告诉GHC构建一个单独的自包含DLL / SO文件。
除绑定 foobar 本身的通常流程之外，调用者还需要做任何特殊的事情吗？

我不太担心C＃方面的实际语法；我认为我已经更多或更少地将其解决了。

附言：我简要查看了 hs-dotnet ，但这似乎是特定于Windows的。（即，无法在Mono上工作，因此无法在Linux上工作。）

- MathematicalOrchid

5

对于FFI（外部函数接口）绑定，您总是可以拥有备选方案——“编写C的薄包装器”。几乎所有具有任何类型的FFI的语言都可以与C进行互操作。 - C. A. McCann

2

指针：GHC用户指南的第4.13章和第8.2章，http://www.haskell.org/haskellwiki/Calling_Haskell_from_C - Cat Plus Plus

GHC似乎有一个关于动态链接库创建的章节：http://www.haskell.org/ghc/docs/latest/html/users_guide/win32-dlls.html 但是最近版本的GHC中似乎这个章节已经发生了改变。(!) - MathematicalOrchid

请注意如何编译和链接您的C/C++代码（http://stackoverflow.com/questions/5829170/ghc-foreign-hs-init-hs-add-root-crashes）。我不知道这种影响是否会在.NET/托管代码上暴露。 - Jonke

@Jonke 我们为了完全相同的原因，将C++与C#链接起来，玩得不亦乐乎。我不知道这些东西是什么，但显然正确性至关重要... - MathematicalOrchid

2个回答

12

供参考，我能够在Windows下使用以下过程。

{-# LANGUAGE ForeignFunctionInterface #-}

module Fibonacci () where

import Data.Word
import Foreign.C.Types

fibs :: [Word32]
fibs = 1 : 1 : zipWith (+) fibs (tail fibs)

fibonacci :: Word8 -> Word32
fibonacci n =
  if n > 47
    then 0
    else fibs !! (fromIntegral n)

c_fibonacci :: CUChar -> CUInt
c_fibonacci (CUChar n) = CUInt (fibonacci n)

foreign export ccall c_fibonacci :: CUChar -> CUInt

使用以下编译

ghc --make -shared Fibonacci.hs

这将生成半打文件，其中一个是HSdll.dll。然后我将其复制到Visual Studio C＃项目中，并执行以下操作：

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ConsoleApplication1
{
    public sealed class Fibonacci : IDisposable
    {
        #region DLL imports

        [DllImport("HSdll.dll", CallingConvention=CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern unsafe void hs_init(IntPtr argc, IntPtr argv);

        [DllImport("HSdll.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern unsafe void hs_exit();

        [DllImport("HSdll.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern UInt32 c_fibonacci(byte i);

        #endregion

        #region Public interface

        public Fibonacci()
        {
            Console.WriteLine("Initialising DLL...");
            unsafe { hs_init(IntPtr.Zero, IntPtr.Zero); }
        }

        public void Dispose()
        {
            Console.WriteLine("Shutting down DLL...");
            unsafe { hs_exit(); }
        }

        public UInt32 fibonacci(byte i)
        {
            Console.WriteLine(string.Format("Calling c_fibonacci({0})...", i));
            var result = c_fibonacci(i);
            Console.WriteLine(string.Format("Result = {0}", result));
            return result;
        }

        #endregion
    }
}

Console.WriteLine()调用显然是可选的。

我还没有尝试在Mono/Linux下运行这个程序，但它可能是类似的。

总之，这和使C++ DLL工作的难度大致相同。(即，使类型签名匹配并使编组工作正确是困难的部分。)

我还需要编辑项目设置并选择“允许不安全的代码”。

- MathematicalOrchid

1

“unsafe” 部分只有在使用原始指针时才需要。使用 “IntPtr” 时，它应该可以在没有这些部分的情况下工作。 - hammar

2

是的，这都是真的。将其更改为“IntPtr”，删除所有“unsafe”关键字，并关闭编译器选项，它仍然可以编译和运行得很好。 - MathematicalOrchid

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- hammar · Accepted Answer

就这两种语言而言，你基本上可以假装自己在尝试与C代码进行交互。

这是一个复杂的主题，所以我不会尝试解释所有内容，而是专注于提供一个简单的示例，您可以使用下面链接的资源进行构建。

首先，您需要编写包装器(wrapper)来使用Foreign.C.*模块中的类型，而不是通常的Haskell类型。例如用CInt代替Int，用CString代替String等。这是最复杂的步骤，特别是当您必须处理用户定义的类型时。

您还必须使用ForeignFunctionInterface扩展编写foreign export声明来导出这些函数。

{-# LANGUAGE ForeignFunctionInterface #-}
module Foo where

import Foreign.C.String
import Foreign.C.Types

foreign export ccall
  foo :: CString -> IO CInt

foo :: CString -> IO CInt
foo c_str = do
  str    <- peekCString c_str
  result <- hs_foo str 
 return $ fromIntegral result

hs_foo :: String -> IO Int
hs_foo str = do
  putStrLn $ "Hello, " ++ str
  return (length str + 42)

然后，在编译时，您告诉 GHC 制作一个共享库：

$ ghc -O2 --make -no-hs-main -optl '-shared' -o Foo.so Foo.hs

从C＃方面来看，除了导入要调用的函数之外，您还必须导入 hs_init（）并在调用任何Haskell函数之前调用它以初始化运行时系统。在完成后，您还应该调用 hs_exit（）。

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace Foo {
    class MainClass {
        [DllImport("Foo.so", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern void hs_init(IntPtr argc, IntPtr argv);

        [DllImport("Foo.so", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern void hs_exit();

        [DllImport("Foo.so", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern int foo(string str);

        public static void Main(string[] args) {
            Console.WriteLine("Initializing runtime...");
            hs_init(IntPtr.Zero, IntPtr.Zero);

            try {
                Console.WriteLine("Calling to Haskell...");
                int result = foo("C#");
                Console.WriteLine("Got result: {0}", result);
            } finally {
                Console.WriteLine("Exiting runtime...");
                hs_exit();
            }
        }
    }
}

现在我们进行编译和运行：

$ mcs -unsafe Foo.cs
$ LD_LIBRARY_PATH=. mono Foo.exe
Initializing runtime...
Calling to Haskell...
Hello, C#
Got result: 44
Exiting runtime...

它有效！

资源：