关于 rust-ffi
rust-ffi 是面向 Agent 的 Rust 与 C 互操作指南,涵盖调用 C 库和向 C 暴露 Rust API,包括绑定生成、安全封装、库链接及 sys crate 组织方式。
主要功能
- 01手动声明 C 函数并使用 bindgen
- 02使用 cbindgen 导出 Rust API
- 03围绕原生库组织 sys crate
- 04安全封装不安全 API
- 05在 build.rs 中配置库链接
适用场景
- 01在 Rust 中调用 C 库
- 02从 C 头文件生成 Rust 绑定
- 03向 C 代码暴露 Rust 函数
- 04在 Cargo 项目中链接原生库
安装
复制下面的命令,在终端中运行。
$
npx skills add https:/ / github.com/ mohitmishra786/ low-level-dev-skills --skill rust-ffi安装后在 Claude Code 中输入/rust-ffi确认已加载。
附带文件references/bindgen-cbindgen.md
详细介绍
Rust FFI
用途
引导 Agent 使用 Rust 的外部函数接口:通过 bindgen 从 Rust 调用 C、通过 cbindgen 将 Rust 函数导出给 C、编写安全封装、通过 build.rs 链接库,以及组织 sys crate。
触发条件
- “如何从 Rust 调用 C 库?”
- “如何使用 bindgen 生成 Rust 绑定?”
- “如何导出 Rust 函数以供 C 调用?”
- “如何为不安全的 C API 编写安全封装?”
- “如何在 Rust 中链接系统库?”
- “什么是 sys crate?应该如何组织它?”
工作流
1. 不使用 bindgen 调用 C(手动声明)
// Declare external C functions manually
use std::ffi::{c_int, c_char, c_void, CStr, CString};
extern "C" {
fn strlen(s: *const c_char) -> usize;
fn malloc(size: usize) -> *mut c_void;
fn free(ptr: *mut c_void);
fn my_lib_init(config: *const c_char) -> c_int;
fn my_lib_process(handle: *mut c_void, data: *const u8, len: usize) -> c_int;
fn my_lib_cleanup(handle: *mut c_void);
}
// Call unsafe C function safely
fn init(config: &str) -> Result<*mut c_void, Error> {
let c_config = CString::new(config)?;
let result = unsafe { my_lib_init(c_config.as_ptr()) };
if result != 0 {
return Err(Error::InitFailed(result));
}
// return handle...
todo!()
}
2. 使用 bindgen 自动生成绑定
# Cargo.toml
[build-dependencies]
bindgen = "0.70"
// build.rs
use std::path::PathBuf;
fn main() {
println!("cargo:rerun-if-changed=wrapper.h");
println!("cargo:rustc-link-lib=mylib");
println!("cargo:rustc-link-search=/usr/local/lib");
let bindings = bindgen::Builder::default()
.header("wrapper.h")
.clang_arg("-I/usr/local/include")
.clang_arg("-DMYLIB_VERSION=2")
// Only generate bindings for this library (not system headers)
.allowlist_function("mylib_.*")
.allowlist_type("MyLib.*")
.allowlist_var("MYLIB_.*")
// Derive common traits on structs
.derive_debug(true)
.derive_default(true)
// Block problematic types
.blocklist_type("__va_list_tag")
.generate()
.expect("Unable to generate bindings");
let out_path = PathBuf::from(std::env::var("OUT_DIR").unwrap());
bindings
.write_to_file(out_path.join("bindings.rs"))
.expect("Couldn't write bindings!");
}
// src/lib.rs — include generated bindings
#![allow(non_upper_case_globals)]
#![allow(non_camel_case_types)]
#![allow(non_snake_case)]
include!(concat!(env!("OUT_DIR"), "/bindings.rs"));
3. sys crate 模式
结构:
mylib-sys/
├── Cargo.toml
├── build.rs # links the library
├── wrapper.h # C headers to translate
└── src/
└── lib.rs # includes generated bindings
mylib/ # safe wrapper
├── Cargo.toml
└── src/
└── lib.rs
# mylib-sys/Cargo.toml
[package]
name = "mylib-sys"
version = "0.1.0"
links = "mylib" # tells Cargo this crate links libmylib
[build-dependencies]
bindgen = "0.70"
pkg-config = "0.3" # for system library detection
// mylib-sys/build.rs
fn main() {
// Try pkg-config first
if let Ok(lib) = pkg_config::probe_library("mylib") {
for path in lib.include_paths {
println!("cargo:include={}", path.display());
}
return;
}
// Fallback: compile from vendored source
cc::Build::new()
.file("vendor/mylib/src/mylib.c")
.include("vendor/mylib/include")
.compile("mylib");
println!("cargo:rerun-if-changed=vendor/mylib/src/mylib.c");
}
4. 编写安全封装
// mylib/src/lib.rs
use mylib_sys as ffi;
use std::ffi::{CStr, CString};
pub struct MyLib {
handle: *mut ffi::mylib_t,
}
// Safety: handle is not shared across threads
unsafe impl Send for MyLib {}
unsafe impl Sync for MyLib {}
impl MyLib {
pub fn new(config: &str) -> Result<Self, Error> {
let c_config = CString::new(config).map_err(|_| Error::InvalidConfig)?;
let handle = unsafe { ffi::mylib_create(c_config.as_ptr()) };
if handle.is_null() {
return Err(Error::InitFailed);
}
Ok(Self { handle })
}
pub fn process(&mut self, data: &[u8]) -> Result<usize, Error> {
let result = unsafe {
ffi::mylib_process(self.handle, data.as_ptr(), data.len())
};
if result < 0 {
return Err(Error::ProcessFailed(result));
}
Ok(result as usize)
}
}
impl Drop for MyLib {
fn drop(&mut self) {
unsafe { ffi::mylib_destroy(self.handle) };
}
}
5. 使用 cbindgen 将 Rust 导出给 C
# Cargo.toml
[build-dependencies]
cbindgen = "0.27"
// src/lib.rs — exported Rust API
#[no_mangle]
pub extern "C" fn mylib_create(config: *const std::ffi::c_char) -> *mut MyLib {
// ...
Box::into_raw(Box::new(instance))
}
#[no_mangle]
pub extern "C" fn mylib_destroy(ptr: *mut MyLib) {
if !ptr.is_null() {
unsafe { drop(Box::from_raw(ptr)) };
}
}
#[no_mangle]
pub extern "C" fn mylib_process(
ptr: *mut MyLib,
data: *const u8,
len: usize,
) -> std::ffi::c_int {
let lib = unsafe { &mut *ptr };
match lib.process(unsafe { std::slice::from_raw_parts(data, len) }) {
Ok(n) => n as std::ffi::c_int,
Err(_) => -1,
}
}
// build.rs
fn main() {
let crate_dir = std::env::var("CARGO_MANIFEST_DIR").unwrap();
cbindgen::Builder::new()
.with_crate(crate_dir)
.with_language(cbindgen::Language::C)
.generate()
.expect("Unable to generate C bindings")
.write_to_file("include/mylib.h");
}
6. 在 build.rs 中链接库
// build.rs — common patterns
fn main() {
// Static library
println!("cargo:rustc-link-lib=static=mylib");
println!("cargo:rustc-link-search=native=/path/to/lib");
// Dynamic library
println!("cargo:rustc-link-lib=dylib=mylib");
// Framework (macOS)
println!("cargo:rustc-link-lib=framework=CoreFoundation");
// Build C source with cc crate
cc::Build::new()
.file("src/helper.c")
.flag("-std=c11")
.compile("helper");
}
有关 bindgen 和 cbindgen 配置的详细信息,请参阅 references/bindgen-cbindgen.md。
相关技能
- 如需了解影响 FFI 构建的 RUSTFLAGS,请使用
skills/rust/rustc-basics - 如需了解
build.rs集成和 sys crate 布局,请使用skills/rust/cargo-workflows - 如需了解 Zig 中等效的 C 互操作方法,请使用
skills/zig/zig-cinterop - 如需了解动态库链接详情,请使用
skills/binaries/dynamic-linking
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