如何将 Rust `Vec<T>` 暴露给 FFI？

Posted 2023-02-19

【中文标题】如何将 Rust `Vec<T>` 暴露给 FFI？

【英文标题】：How to expose a Rust `Vec<T>` to FFI?

【发布时间】：2017-01-06 14:03:38

【问题描述】：

我正在尝试构造一对元素：

array: *mut T array_len: usize

array 旨在拥有数据

但是，Box::into_raw 将返回 *mut [T]。我找不到任何关于将原始指针转换为切片的信息。它在内存中的布局是什么？我如何从 C 中使用它？我应该转换为*mut T 吗？如果有，怎么做？

【参考方案1】：

如果你只是想让某个 C 函数可变地借用 Vec，你可以这样做：

extern "C" 
    fn some_c_function(ptr: *mut i32, len: ffi::size_t);


fn safe_wrapper(a: &mut [i32]) 
    unsafe 
        some_c_function(a.as_mut_ptr(), a.len() as ffi::size_t);
    

当然，C 函数不应将此指针存储在其他地方，因为这会破坏别名假设。

如果您想将数据的所有权“传递”给 C 代码，您可以这样做：

use std::mem;

extern "C" 
    fn c_sink(ptr: *mut i32, len: ffi::size_t);


fn sink_wrapper(mut vec: Vec<i32>) 
    vec.shrink_to_fit();
    assert!(vec.len() == vec.capacity());
    let ptr = vec.as_mut_ptr();
    let len = vec.len();
    mem::forget(vec); // prevent deallocation in Rust
                      // The array is still there but no Rust object
                      // feels responsible. We only have ptr/len now
                      // to reach it.
    unsafe 
        c_sink(ptr, len as ffi::size_t);
    

这里，C 函数“取得所有权”，因为我们期望它最终将指针和长度返回给 Rust，例如，通过调用 Rust 函数来释放它：

#[no_mangle]
/// This is intended for the C code to call for deallocating the
/// Rust-allocated i32 array.
unsafe extern "C" fn deallocate_rust_buffer(ptr: *mut i32, len: ffi::size_t) 
    let len = len as usize;
    drop(Vec::from_raw_parts(ptr, len, len));

因为Vec::from_raw_parts 需要三个参数，一个指针、一个大小和一个容量，我们要么必须以某种方式跟踪容量，要么在将指针和长度传递给 C 函数之前使用 Vec 的 shrink_to_fit .不过，这可能涉及重新分配。

【讨论】：

这就是我最终使用的：github.com/maidsafe/safe_core/pull/321/…>。除了assert!，我正在考虑使用它，但我没有足够的信心/说服力。

【参考方案2】：

您可以通过use [T]::as_mut_ptr 直接从Vec<T>、Box<[T]> 或任何其他DerefMut-to-slice 类型获取*mut T 指针。

use std::mem;

let mut boxed_slice: Box<[T]> = vector.into_boxed_slice();

let array: *mut T = boxed_slice.as_mut_ptr();
let array_len: usize = boxed_slice.len();

// Prevent the slice from being destroyed (Leak the memory).
mem::forget(boxed_slice);

【讨论】：

一旦vector 被销毁，array 是否仍然有效？这个想法是 array 将拥有数据（我会更新问题）。

@vinipsmaker：不。因此，请防止向量被forgetting 破坏。查看更新。

抱歉，我对解除分配代码在这种方法中的工作方式感到困惑。 into_boxed_slice 将返回...内存中的布局是什么？ boxed_slice.as_mut_ptr() 保证返回指向第一个字符的指针？如何转换回 Box<[T]> 以便解除分配？

@vinipsmaker: (1) 未指定布局。当前实现使用(ptr, len)。 (2) 也许你应该问一个新问题。但是你可以试试slice::from_raw_parts_mut和Box::from_raw，或者使用Vec::from_raw_parts，但是你也需要通过容量。

slice::from_raw_parts + Box::from_raw 在这里会好吗？ Box::from_raw 不是获得指向堆栈分配切片的指针而不是原始切片吗？还是Box<[T]>是特例？