[Rust笔记] 【运行时】FFI 链接 C ABI 动态链接库（实操分享）

2022-11-28 15:14:52 浏览数 (1)

【运行时】FFI链接C ABI动态链接库（实操分享）

不需要依赖任何第三方crate就可达成·运行时·链接的功能要求。至于使用第三方crate所带来的好处，我将在文章末尾给出解释与列举。

"干货"步骤

首先，在rs代码里，使用extern { ... }块导入外部函数。代码模板如下：

代码语言：javascript复制
#[link(name = "actual_lib_name_without_extname")] extern { 
    #[link_name = "actual_external_function_name"] // 支持对`FFI`函数重命名
    fn external_function_local_alias(_: *const c_char) -> *const c_char; // 原始指针`*const c_char`是对`FFI`安全的。
    ... 
}

上述【代码模板】解释：

  • actual_lib_name_without_extname需要被替换为【链接库文件名（不含扩展名与lib前缀）】
  • actual_external_function_name需要被替换为【外部函数真实名字】
  • external_function_local_alias需要被替换为【外部函数的本地别名】。即，根据本地命名规范，对外部函数·重命名。

然后，设置环境变量$RUSTFLAGS

代码语言：javascript复制
export RUSTFLAGS=-L native=<链接库搜索目录>

更多解释：

  • 被依赖的【C ABI动态链接库（文件）】必须被预置于此<链接库搜索目录>下。
    • 否则，在编译过程中，会出现“找不到链接库”的错误= note: ld.exe: cannot find -l<链接库文件名>。
  • 环境变量$RUSTFLAGS会将【编译器配置指令-L】传递给rustc核心和向Library Search Path清单临时添加一个新检索目录。
    • <链接库搜索目录>支持以Cargo Package根目录为起点的【相对路径】。
    • native=前缀表示：在该<链接库搜索目录>下预存都是C ABI链接库，而不是Rust ABI链接库。
  • 【重点强调】我已亲测：在.cargoconfig.toml [build] rustflags = "***"配置项内，设置此-L编译器参数不管用 — 原因不详且和Cargo Book文档描述不符。

接着，若你的目标仅只是cargo build编译出一个.exe可执行文件，那么到这就可以打住了。

再续，若你的目标是cargo run既编译源码又运行可执行文件，那么还有一步需要被完成。即，使【C ABI动态链接库】对编译输出的.exe文件可见。否则，在应用程序启动过程中，会遇到(exit code: 0xc0000135, STATUS_DLL_NOT_FOUND)的错误和程序崩溃退出。其支持两种作法：

  • 要么，徒手·复制·【C ABI动态链接库（文件）】至【编译输出.exe文件】所在文件夹内。
  • 要么，在Cargo Package根目录下，编写一个简单的build.rs构建脚本
    • 【功能】指派cargo，在编译过程中，在$OUT_DIR文件夹内（即，targetdebug或targetrelease），创建一个指向【C ABI动态链接库（文件）】的【符号链接】。
    • 【例程】至于如何编写该build.rs程序，可参考： use ::std::{env, fs, os, path::{Path, PathBuf}};fn main() { let out_dir = env::var("OUT_DIR").unwrap(); let work_dir = vec!["../../..", "../../../deps"]; work_dir.iter().for_each(|dir_path| symbolic_link_dll(&Path::new(&out_dir[..]).join(dir_path).canonicalize().unwrap())); }#[cfg(windows)]fn symbolic_link_dll(exe_dir: &PathBuf) { const DLL_FILE: &str = "auxiliaries_native.dll"; let mut dll_origin = env::current_dir().unwrap(); dll_origin.push("assets"); dll_origin.push(DLL_FILE); if dll_origin.exists() { let dll_symbol = exe_dir.join(DLL_FILE); if dll_symbol.exists() { fs::remove_file(dll_symbol.clone()).unwrap(); } os::windows::fs::symlink_file(dll_origin.clone(), dll_symbol.clone()).unwrap(); } }#[cfg(not(windows))]fn symbolic_link_dll(exe_dir: &PathBuf) { unreachable!("算是家庭作业，自己实现看看。其实，和`win32`的差不多！"); }

最后，执行cargo run命令，完成：

  • 编译源码
  • 启动.exe可执行文件。
  • 在程序初始化过程中，寻找【C ABI动态链接库】文件和链接之。
    • 若出于某些原因dll丢了、找不到了，程序直接崩溃退出 —— 连写日志的机会都没有。
    • 超恶心！既没日志，也没GUI错误提示框。啥都没有，难死我了！
  • 显示出GUI主界面。

在我的业务场景下，该应用程序是一个Win32 GUI App — 体积绝对碾压electron（比性能，算我欺负你）。

第三方crate可带来的好处

相比于直接写extern {...}块的简单粗暴，使用第三方crate（比如，dlopen）可带来的优势有两点：

  • 延后【懒】链接【C ABI动态链接库】。这样，应用程序的启动与初始化延时会更短些。
  • 若被依赖的【动态链接库（文件）】不能被找到或载入失败，那么你的应用程序至少还有机会弹出一个友好的【提示框】问询用户：“您是否误删了哪个.dll后缀文件？”，而不是没头没脑地直接崩溃退出 — 特别是，禁用了console的【产品模式】真会导致什么崩溃线索都找不到。甲方还一口咬定一个文件都没有误删！太恶心了！ 弹个对话框至少还留了一丝与产品经理狡辩的机会：“瞧！是不是，甲方一定是把某个关键的dll给误删了。不是代码的错！”。Nice! 就是这个范儿！

遗憾·待续

运行时【动态链接】是将【依赖项】置于.exe文件之外的。若遇到链接库文件丢失的情况，应用程序就不能正常运行了。

所以，我的下一个目标就是：在编译时，将【静态链接库.a文件】直接编译入.exe可执行文件内，来避免dll文件意外丢失的问题（当然，.exe文件的体积也会更大些）。但是，我正遇到了一个mingw64的编译错误undefined reference to 'BCryptGenRandom'还未搞定。若你对此也有兴趣，请待我的后续更新...

打包 ide windows gui

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