Rust 与 C++ std::string 互操作答案

【问题标题】：Rust interop with C++ std::stringRust 与 C++ std::string 互操作
【发布时间】：2018-03-13 11:33:11
【问题描述】：

我正在尝试在 Rust 中构建 Octave 函数。 Octave 的 API 在 C++ 中，所以我使用 rust-bindgen 生成了绑定。我目前正在解决尝试生成bindings that include std::string 时出现的问题。如果我能让它保持不透明且指向C++ std::string 的有效指针，那就太好了。是否可以在我需要传入 C++ std::string 的任何时候在 C++ 端构建实用程序函数？

当我第一次尝试这个时，我很天真。这显然是错误的。 Rust std::ffi:CString 用于 C 字符串，而不是 C++ 字符串。我发现this recent blog 在比较两者时很有帮助。我的第一次尝试看起来like this：

#![allow(non_snake_case)]
#![allow(unused_variables)]

extern crate octh;

// https://thefullsnack.com/en/string-ffi-rust.html
use std::ffi::CString;

#[no_mangle]
pub unsafe extern "C"  fn Ghelloworld (shl: *const octh::root::octave::dynamic_library, relative: bool) -> *mut octh::root::octave_dld_function {
    let name = CString::new("helloworld").unwrap();
    let pname = name.as_ptr() as *const octh::root::std::string;
    std::mem::forget(pname);

    let doc = CString::new("Hello World Help String").unwrap();
    let pdoc = doc.as_ptr() as *const octh::root::std::string;
    std::mem::forget(pdoc);

    octh::root::octave_dld_function_create(Some(Fhelloworld), shl, pname, pdoc)
}    

pub unsafe extern "C" fn Fhelloworld (args: *const octh::root::octave_value_list, nargout: ::std::os::raw::c_int) -> octh::root::octave_value_list {
    let list_ptr = ::std::ptr::null_mut();
    octh::root::octave_value_list_new(list_ptr);
    ::std::ptr::read(list_ptr)
}

我需要将函数名称和文档作为字符串传递给octave_dld_function_create。我希望有一个CppString 可以代替我使用。关于如何进行的任何建议？

【问题讨论】：

C++ 编译器/stdlib 供应商没有解决这个问题；我不希望 Rust 会。 ;-]（需要明确的是，std::string 是一个强制接口，而不是强制实现，如果你想通过值传递任何东西，你至少需要知道它的大小/布局。）
我正在尝试与 Ubuntu Linux 上的 GNU Octave 互操作。编译器是来自gcc -dumpversion 的gcc 6.3.0，标准库是来自ldconfig -p | grep stdc++ 的libstdc++.so.6 (libc6,x86-64) => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6。 stackoverflow.com/a/10355215/23059
那是定义了_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI 还是没有定义？ ;-] 重点是，如果它没有在 C++ 构建工具中正确抽象，那么在其他地方这样做的机会非常渺茫。例如。我的系统有可用的 libc++、libstdc++ 和 Dinkumware 标准库。
我不知道。我看到在一些 Octave 构建文件中引用了 -lstdc++。我不确定我需要一些抽象的东西。我可以在构建时向 Octave 库添加一个函数。
-lstdc++ 是一个链接器命令，它只暗示一些（共享）目标文件要链接到；因为即使是 C++ 编译器也不知道“std::string 是什么？”这个问题的答案，除了你提供给它的源代码。

标签： c++ string rust interop

【解决方案1】：

这是一个经典的 FFI 问题，解决方案是使用“沙漏”设计：语言 A 通用 ABI 语言 B。

当然，有可能改进 bindgen 以便它可以忠实地重现 C++ ABI，但实际上它需要一个完整的 C++ 编译器，这可能需要付出太多努力。

使用“沙漏”设计，每种具有困难 ABI 的语言都使用自己的专用工具链来转换为特定的知名 ABI。在这种情况下，它将是 C++ C Rust。

一个可能的解决方案是围绕 C++ API 创建一个 C 包装库，然后在其上使用 bindgen。这就是 LLVM 和 Clang 项目所做的。

这是最简单的解决方案，Octavo 项目很可能愿意将这样的 octavo-c 外观集成到树中（这总是最好的保证它是最新的）。

另一个解决方案是为 bindgen 创建一个 C++ 配套库，它负责为常见的 C++ 类型（例如 std::string）提供 C-ABI。这将是一项更加困难的工作，尤其是因为：

C 没有泛型，因此 C++ 模板必须超出范围，或者必须一次包装一个预先实例化的模板，
C 不知道如何调用移动或复制构造函数，因此除非 C++ 类型已经是 POD，否则它们必须通过不透明指针进行操作，
C 不知道...

【讨论】：