Rust FFI入门指南（手把手教你使用Rust外部函数接口调用C语言）

什么是 Rust FFI？

Rust FFI 是 Rust 提供的一种机制，允许 Rust 代码安全地调用其他语言（主要是 C 语言）编写的函数，也可以让其他语言调用 Rust 函数。由于 C 语言具有稳定的 ABI（应用程序二进制接口），Rust 选择以 C 为桥梁实现跨语言互操作。

第一步：编写一个简单的 C 函数

我们先创建一个名为 math.c 的 C 文件，里面包含一个加法函数：

// math.c#include <stdio.h>int add(int a, int b) {    return a + b;}

然后，我们需要将这个 C 文件编译成静态库（.a 文件）或动态库（.so / .dll）。这里我们以 Linux/macOS 下生成静态库为例：

# 编译为对象文件gcc -c -o math.o math.c# 生成静态库ar rcs libmath.a math.o

第二步：在 Rust 中声明并调用 C 函数

接下来，我们在 Rust 项目中调用这个 C 函数。首先，确保你的项目结构如下：

my_rust_project/├── Cargo.toml├── src/│   └── main.rs└── libmath.a

在 Cargo.toml 中添加链接配置：

[package]name = "rust-ffi-demo"version = "0.1.0"edition = "2021"[dependencies]# 链接外部 C 库[build-dependencies]cc = "1.0"

不过为了简化，我们也可以直接在 main.rs 中使用 #[link] 属性来链接静态库：

// src/main.rs// 告诉 Rust 链接 libmath.a#[link(name = "math")]extern "C" {    fn add(a: i32, b: i32) -> i32;}fn main() {    // 调用 C 函数必须放在 unsafe 块中    let result = unsafe { add(5, 3) };    println!("5 + 3 = {}", result);}

注意：所有通过 FFI 调用的外部函数都必须标记为 unsafe，因为 Rust 无法验证这些函数是否符合内存安全规则。

第三步：编译并运行

将 libmath.a 放在项目根目录后，执行以下命令：

cargo buildcargo run

如果一切顺利，你将看到输出：

5 + 3 = 8

关键注意事项

• ABI 一致性：Rust 默认使用自己的 ABI，但通过 extern "C" 声明可以使用 C 的 ABI，确保调用兼容。
• unsafe 块：所有 FFI 调用必须包裹在 unsafe 中，这是 Rust 对外部代码不信任的表现。
• 数据类型映射：Rust 的 i32 对应 C 的 int，u8 对应 unsigned char 等。要特别注意指针、字符串等复杂类型的转换。
• 生命周期管理：传递给 C 的 Rust 字符串或指针，必须确保在 C 使用期间有效，避免悬空指针。

进阶：处理字符串

C 语言使用 char* 表示字符串，而 Rust 使用 &str 或 String。要传递字符串，通常需要转换为 C 兼容的格式：

use std::ffi::CString;use std::os::raw::c_char;extern "C" {    fn print_message(s: *const c_char);}fn main() {    let message = CString::new("Hello from Rust!").unwrap();    unsafe {        print_message(message.as_ptr());    }}

总结

通过本教程，你已经掌握了 Rust FFI 的基本用法，学会了如何在 Rust 中调用 C 函数。这为你打开了通往系统级编程和复用现有 C 库的大门。记住，虽然 FFI 强大，但也带来了不安全性，务必谨慎使用 unsafe 块，并充分测试你的代码。

希望这篇关于 Rust与C互操作 的入门指南对你有帮助！继续探索 Rust外部函数接口 的更多高级用法吧。