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rust-ffi

rust-ffi

github.com/mohitmishra786开发269573 次安装18 周前更新
代码仓库

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

  1. 01手动声明 C 函数并使用 bindgen
  2. 02使用 cbindgen 导出 Rust API
  3. 03围绕原生库组织 sys crate
  4. 04安全封装不安全 API
  5. 05在 build.rs 中配置库链接

适用场景

  1. 01在 Rust 中调用 C 库
  2. 02从 C 头文件生成 Rust 绑定
  3. 03向 C 代码暴露 Rust 函数
  4. 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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