在不使用包装类型的情况下，是否可以从OCaml调用C函数？

Question

我想写一个OCaml编译器（非常微小、简单——实际上我不知道该怎么做！）。与此同时，我希望避免在项目中检查任何ISO-C代码（尽管我对C相当熟悉；这里的目标是仅学习和使用OCaml）。为此，我需要在OCaml中编写编译后语言的“运行时”，将其与主项目分开编译，然后链接到编译器本身的输出。不幸的是，似乎任何外部函数——即使它们不涉及任何OCaml数据结构/OCaml堆，也需要使用OCaml的C宏来构建：

CAMLprim value scheme_entry(value unit) {
    int i;
    i = 42;
    return Val_int(i);
}

如果我自己发出汇编指令，这可能不是一个选择。（至少在我学到更多之前不是！）

是否有任何方法（包括hacky的方法-这是个人学习项目），可以从OCaml调用以下非常简单的函数？

_scheme_entry:
    movl $42 %eax
    ret

参考资料，我正在学习 Ghuloum 的 IACC：http://ell.io/tt$ocameel。

- ELLIOTTCABLE

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据我所知，Ocaml并不打算使用机器级指令，出于可移植性的原因。因此，没有任何直接从Ocaml内联汇编代码的方法。此外，ABI也不是一成不变的，可能会随着时间的推移而改变。如果需要，您仍然可以尝试找出运行时调用约定，并向OCaml编译器提供obj文件（在使用C代码时最终就是这样）。 - didierc

Answer 1

很遗憾，看起来任何外部函数——即使是不涉及任何OCaml数据结构或OCaml堆的函数，都需要使用OCaml的C宏进行构造：

不，它们不需要。如果您的函数根本不涉及OCaml，或者不分配或处理分配的值，则可以直接调用函数，例如：

value scheme_entry(value unit) {
    int i;
    i = 42;
    return Val_int(i);
}

在 OCaml 方面：

external scheme_entry : unit -> int = "scheme_entry" [@@noalloc]

在最新的OCaml版本中，我们拥有更多的控制权，因此可以传递浮点数和更大的整数而无需装箱/拆箱。阅读这里了解更多信息。

请注意，Val_int只是一个宏，将C整数向左移动一位并将最低有效位置为1，即(((unsigned)(x) << 1)) + 1)。因此，如果您不需要将OCaml整数转换为C整数或反之亦然，则甚至不需要使用这些宏，因此您的运行时可以完全不知道OCaml，例如：

 void runtime_init(void) {
    printf("Hello from runtime");
 }

在 OCaml 方面：

 val runtime_init : unit -> unit = "runtime_init" [@@noalloc]

注意：在OCaml 4.03之后，添加了[@@noalloc]属性，在该版本之前，您应该使用"noalloc"，例如：

 val runtime_init : unit -> unit = "runtime_init" "noalloc"

当然，你的极简函数应该遵循适用于特定体系结构和操作系统的C调用约定。因此，如果您的函数破坏了应该被保留的一些寄存器，那么您可能会遇到问题，例如在amd64 ABI上，您应该保留rbp、rbx、r12-r15。这个要求与OCaml无关，只是一个普通的C调用约定。

- ivg

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虽然上面关于 ctypes 库的回答几乎肯定是我需要的，但我有一个快速问题关于你仍然出色的解释：Val_int 宏怎么办？我的问题的整个重点（尽管看起来我表达得不好！）是避免与 OCaml 外部交互的那些 需要 C 代码 的部分（例如，依赖于 OCaml 标头的 Val_int），因此我可以自己编译这个“外部代码”。 - ELLIOTTCABLE

在那里，某种方式未能提出实际问题。让我们这样表达：Val_int和类似的东西是否稳定，即定义不会改变？如果是这样，我可以在编译器端实现它们，因此编译后的汇编代码可以调用（或被编译后的OCaml运行时调用），而无需任何C“粘合剂”... - ELLIOTTCABLE

嗯，它很稳定，但使用OCaml整数来编写编译器是不正确的。您应该使用nativeint并使用unboxed属性。然后普通的机器整数将被传递到和从外部函数中。 - ivg

不需要在这里使用ctypes。它们会引入很多中间翻译（在OCaml中即时进行 - 这是回答是否可能在编译器端执行的问题）。由于您将操作机器字和浮点数，因此根本不需要任何翻译。 - ivg

Answer 2

您可能想要研究使用 ctypes 库和相关软件包，这些软件包可以通过OPAM获取。

opam install ctypes ctypes-foreign posix-types

例子：

open Foreign
open Ctypes
open Posix_types

let getpid = foreign "getpid" (void @-> returning pid_t)
let () = Printf.printf "%d\n" (Pid.to_int (getpid ()))

编译这个需要安装 ctypes，ctypes.foreign 和 posix-types 包。

- Reimer Behrends