从Rust暴露一个包含函数指针零终止数组的C符号给C使用

Question

从Rust暴露一个包含函数指针零终止数组的C符号给C使用

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我有以下的C代码，它被编译为一个.so文件：

void (*vlog_startup_routines[])() = {
    hello_register,
    0
};

在Rust中，我可以使用#[no_mangle]声明函数。我该如何公开一个名为vlog_startup_routines的包含函数指针且以零结尾的数组符号？

- jck

有趣。数组不过是一个指针，而且以0结尾是运行时属性。但我不确定如何在FFI边界上传递指针到函数；你是否查看了现有的Rust文档？ - Matthieu M.

@MatthieuM.，这里基本上不存在数组指针；(void *)hello_register == (void *)vlog_startup_routines，对吗？ - Shepmaster

我建议在提问时注意措辞。提供 C 代码会让人觉得你想要调用那段代码。最好提供使用 extern 的 C 代码，以突出你想在 Rust 中实现该符号。此外，当你有一个库时，没有东西可以驱动程序，因此不会调用任何内容。使用 C 可执行文件会更好地表达问题。 - Shepmaster

@Shepmaster：注意一下，*hello_register == vlog_startup_routines，因为数组包含函数的指针而不是函数本身。如果想要使用多个函数，这一点很重要。所以在 Rust 里，hello_register 就会像 *const fn() 这样，允许进行算术运算。 - Matthieu M.

@MatthieuM. 或许你可以帮我弄清楚为什么我的代码说它们是相同的？ - Shepmaster

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Francis Gagné · Accepted Answer

您需要定义一个类型为数组的static项目。在定义static项目时，不幸的是，我们需要指定该数组的大小（截至Rust 1.13.0）。

在Rust中，函数指针不被认为是不安全的调用（除非您有一个unsafe fn）。然而，一个空指针是不安全的调用，所以Rust不允许创建一个空函数指针。但有一个技巧：当T是一个指针（任何类型的指针，包括fat pointers和function pointers），Option<T>与T的大小相同¹，而None只是表示为空指针。因此，我们可以定义一个Option<fn()>值的数组来获得所需的结果。 ¹对于其他类型，Option<T>将比T大，以存储判别式。

#[no_mangle]
#[allow(non_upper_case_globals)]
pub static vlog_startup_routines: [Option<fn()>; 2] = [
    Some(hello_register),
    None
];

如果必须指定数组大小让您感到烦恼，那么您可以使用一个计算数组大小的宏来代替。作为额外的奖励，这个宏会在每个函数中添加尾随的None并将其包装在Some中。

macro_rules! one_for {
    ($_x:tt) => (1)
}

macro_rules! vlog_startup_routines {
    ($($func:expr,)*) => {
        #[no_mangle]
        #[allow(non_upper_case_globals)]
        pub static vlog_startup_routines: [Option<fn()>; $(one_for!($func) +)* 1] = [
            $(Some($func),)*
            None
        ];
    }
}

vlog_startup_routines! {
    hello_register,
}

注意：存在one_for宏是因为我们需要在重复模式中引用一个参数符号（您可以有多个不同的重复，因此编译器需要知道您正在引用哪个），但我们不关心其值。