通过 FFI 调用 Rust 函数时访问冲突

Posted 2023-02-22

【中文标题】通过 FFI 调用 Rust 函数时访问冲突

【英文标题】：Access violation when calling Rust function through FFI

【发布时间】：2016-01-19 19:13:33

【问题描述】：

正如标题所述，当我尝试在 Python 中调用以下 Rust 代码时遇到访问冲突。

这是 Rust 代码：

#![crate_type = "dylib"]

extern crate libc;

use libc::c_char;
use std::ffi::CStr;
use std::str;

#[repr(C)]
pub struct AdditionalDetail 
    swis: String,
    sbl: String,
    school_code: String,
    land_assessed_value: u32,
    deed_book: String,
    deed_page: String,


#[no_mangle]
pub extern fn parse_details(l: *const c_char) -> AdditionalDetail
    let _line = unsafe 
        assert!(!l.is_null());
        CStr::from_ptr(l)
    ;
    let line = str::from_utf8(_line.to_bytes()).unwrap();
    let _swis = line[52..58].to_owned();
    let _sbl = line[58..78].to_owned();
    let _school_code = line[371..377].to_owned();
    let _land_assessed_value = line[824..836].parse::<u32>().ok().expect("Couldn't convert to an int");
    let _deed_book = line[814..819].to_owned();
    let _deed_page = line[819..824].to_owned();
    AdditionalDetailswis: _swis, sbl: _sbl, school_code: _school_code, deed_page: _deed_page,
                     land_assessed_value: _land_assessed_value, deed_book: _deed_book

以及我用来调用它的 Python 代码：

from ctypes import cdll, c_uint32, Structure, c_char_p


class TaxDetail(Structure):
    _fields_ = [('swis', c_char_p),
                ('sbl', c_char_p),
                ('school_code', c_char_p),
                ('land_assessed_value', c_uint32),
                ('deed_book', c_char_p),
                ('deed_page', c_char_p), ]

    def __str__(self):
        return str(self.swis)


lib = cdll.LoadLibrary(r"C:\Rust Workspace\embed\target\release\embed.dll")
lib.parse_details.restype = TaxDetail
lib.parse_details.argtype = (c_char_p,)
result = lib.parse_details(b"1346011          63 WAP WEST  LLC    00000101       13460100615800142703690000  63 Wap West  LLC              10 Fair Oaks Dr               Poughkeepsie, NY 12603                                                                                                                                                                                            000500000150000000017135601       14270369   411      000001 1        4-6Church St                            0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000006158-14-270369-0000      058369006127002200002074000000052500000000286000N    0000000028600000000000000000000000000000000000Y")
print(result)

我在我的 Rust 代码中添加了println! 调用，当它尝试创建和返回结构时似乎发生了访问冲突。我收到的具体错误消息是Process finished with exit code -1073741819 (0xC0000005)。

这发生在 64 位 Windows 10 上的 32 位 Rust 和 Python 上。

【问题讨论】：

您确定该错误不是因为print(result) 而发生的吗？

@Shepmaster 是的，我在我的 Python 代码中在该行之前设置了一个断点，它甚至从未到达该行。我只是把它拿出来，得到了同样的结果。

【参考方案1】：

我不确定问题的全部范围，但我知道这个问题不会好：您不能通过 FFI 返回 String。

Rust String 在概念上由 3 个部分组成：指向一块内存的指针、该内存的长度以及该内存中有多少是有效字符串。

将其与 C 字符串进行比较。 C 字符串只是一个指向内存的指针。你不知道有多少内存，你只能通过遍历每个字节直到到达 NUL 字节来知道有效长度。

更重要的是，String 并未标记为#[repr(C)]，因此String 结构的实际布局取决于 Rust 编译器。

我怀疑发生错误是因为 Python 看到您返回的是 c_char_p（我假设是 char *）。然后它尝试读取一个指针的数据值，然后移动到下一个指针。它读取的“指针”可能是String 的指针或长度或容量，一旦它读取第二个指针，它就会在某处杂草丛生。

相反，您需要找出处理此字符串的替代方法。一些想法：

操作传入的字符串以在断点处添加 NUL 字节，然后将指针返回到该大块中。在释放原始字符串后，您需要小心不要使用任何子字符串。此外，原始字符串现在看起来更短，因为它嵌入了 NUL 字节。我也不知道 Python 什么时候会释放字符串。 Return an object 持有 CString 并具有返回 as_ptr 的结果的方法。

类似的逻辑适用于&str，它在概念上是指向一块内存的指针，以及该内存中有多少是有效的。

【讨论】：

你链接到我的例子不起作用。我完全复制了代码，但我在 Python 中得到了ctypes.ArgumentError: argument 2: <class 'TypeError'>: wrong type。

@MorganThrapp Omnibus 使用 Python 2；我猜 Python 3 有一些不同... :-(

是的，这似乎是问题所在。它在 2 中运行良好。

@MorganThrapp 我会在 Github repo 上为 Omnibus 提交一个问题，我会看看有一天我能不能解决它;-)