Learn Rust Coding · 课时

外部函数接口（FFI）

Q: 「外部函数接口（FFI）」这节课中我会学到什么？

学习从 Rust 调用 C 库，并使用 FFI 将 Rust 函数提供给其他语言，以实现互操作。 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Learn Rust Coding，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习从 Rust 调用 C 库，并使用 FFI 将 Rust 函数提供给其他语言，以实现互操作。

外部函数接口（FFI） 是 CoddyKit 上的免费 Learn Rust Coding 课时。这是第 1 节课，共 3 节。你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。这是 Learn Rust Coding 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 Learn Rust Coding 课程共包含 3 节课。

什么是 FFI？

FFI 代表外部函数接口（Foreign Function Interface）。它是一种机制，允许使用一种编程语言编写的程序调用另一种语言中定义的函数，或使用其中定义的数据结构。

在 Rust 中，FFI 让您可以与其他语言编写的代码进行交互，最常见的是 C。这对于集成现有库或系统 API 非常有用。

为什么要使用 FFI

FFI 不是日常开发中经常使用的工具，但在以下情况下非常强大：

利用现有的 C 库：许多高性能、成熟的库都是用 C/C++ 编写的。FFI 让 Rust 可以直接使用这些库。
系统 API：与可能仅提供 C 接口的操作系统功能进行交互。
互操作性：构建可供其他语言调用的 Rust 库，例如供 Python、Java 或通过 Node.js 使用的 JavaScript 调用。

从 Rust 调用 C：声明

要从 Rust 调用 C 函数，首先需要使用 extern "C" 代码块声明其签名。这会告诉 Rust C 函数的形式，但不会提供它的实现。

"C" 部分指定了 C 调用约定，从而确保函数调用彼此兼容。

extern "C" {
    // Declare C functions here
    // Example: int puts(const char *s);
    fn puts(s: *const std::os::raw::c_char) -> std::os::raw::c_int;
    // Example: int add(int a, int b);
    fn add(a: std::os::raw::c_int, b: std::os::raw::c_int) -> std::os::raw::c_int;
}

从 Rust 调用 C：`unsafe` 代码块

Rust 的核心承诺是内存安全。但是，当您通过 FFI 与 C 代码交互时，Rust 无法保证外部代码的安全性。

因此，对在 extern "C" 代码块中声明的 C 函数进行的任何调用，都必须放在 unsafe 代码块中。这是在向编译器和其他开发人员表明，您需要负责维护安全保证。

extern "C" {
    // We're declaring that a C function `puts` exists.
    fn puts(s: *const std::os::raw::c_char) -> std::os::raw::c_int;
}

fn main() {
    let rust_string = "Hello from Rust via C!";
    // C strings need to be null-terminated.
    let c_string = std::ffi::CString::new(rust_string).expect("CString failed");

    unsafe {
        // Calling the C 'puts' function. This requires 'unsafe'.
        puts(c_string.as_ptr());
    }
    println!("C function call demonstrated.");
}

类型映射：从 Rust 到 C

使用 FFI 时，必须确保 Rust 类型能够正确映射到 C 类型。Rust 在 std::os::raw 和 std::ffi 中提供了专用类型来完成这项工作。

i32 -> std::os::raw::c_int
f32 -> std::os::raw::c_float
bool -> std::os::raw::c_uchar（或类似类型，因为 C 没有标准布尔类型）
&str -> *const std::os::raw::c_char（C 字符串需要以空字符结尾，通常由 std::ffi::CString 处理）
&mut [T] -> *mut T

请始终使用这些明确的 C 类型，以避免未定义行为。

示例：调用 C 的 `add` 函数

假设我们有一个 C 库，其中包含 int add(int a, int b); 函数。下面展示了如何从 Rust 调用它。请注意整数类型使用了 c_int。

（此代码演示了 FFI 语法，但如果没有外部链接的已编译 C 库，则无法运行。）

extern "C" {
    // Declaration of the C function `add`
    fn add(a: std::os::raw::c_int, b: std::os::raw::c_int) -> std::os::raw::c_int;
}

fn main() {
    let x = 10;
    let y = 20;

    let result = unsafe {
        // Call the C 'add' function within an unsafe block
        add(x as std::os::raw::c_int, y as std::os::raw::c_int)
    };

    println!("Attempted to call C add. Result (if linked): {}", result);
}

将 Rust 暴露给 C：基础知识

要让 C 调用 Rust 函数，需要完成两件事：

#[no_mangle]：此属性会阻止 Rust 编译器对函数名称进行“名称改编”（修改）。C 编译器需要简单且未经改编的名称。
extern "C"：此项指定函数使用 C 调用约定，使其能够与 C 兼容。

示例：供 C 调用的 Rust 函数

下面是一个用于计算总和、可以由 C 程序调用的 Rust 函数。请注意其中的 #[no_mangle] 和 extern "C" 属性。

（此代码设计为编译成供 C 使用的库，但在此环境中包含一个用于内部测试的 main。）

#[no_mangle]
pub extern "C" fn rust_add_and_print(
    a: std::os::raw::c_int,
    b: std::os::raw::c_int
) -> std::os::raw::c_int {
    let sum = a + b;
    println!("Rust function received: {} + {} = {}", a, b, sum);
    sum
}

fn main() {
    println!("This Rust code exposes a function for C.");
    // We can also call it internally for demonstration
    let result = rust_add_and_print(5, 7);
    println!("Internal call result: {}", result);
}

FFI 内存管理

跨越 FFI 边界进行内存管理至关重要。如果 Rust 分配了内存（例如字符串）并将指针传递给 C，那么 C 必须复制数据，或负责正确释放这块内存。

反过来，如果 C 分配了内存并将指针传递给 Rust，除非明确得到指示，否则 Rust 不应释放这块内存；或者，Rust 必须复制数据。

std::ffi::CString 和 CStr 等工具可以通过处理空字符结尾并确保所有权正确转移，帮助您安全地管理兼容 C 的字符串。

FFI 快速检查

让我们测试一下您对 Rust 外部函数接口的理解。

FFI：连接不同世界的桥梁

您已经学习了 Rust 的外部函数接口！

FFI 让 Rust 真正具备强大的互操作能力，您可以：

使用 extern "C" 和 unsafe 代码块调用 C 库中的函数。
使用 #[no_mangle] 和 pub extern "C" 将 Rust 函数暴露给其他语言。
使用 std::os::raw 中的类型谨慎处理类型映射。

FFI 是将 Rust 集成到各种生态系统中的强大工具，但请务必谨慎使用，尤其要注意安全性和内存管理！

常见问题解答

「外部函数接口（FFI）」课时是免费的吗？

是的 — 「外部函数接口（FFI）」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 Learn Rust Coding 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 Learn Rust Coding 课程共包含 3 节课。

「外部函数接口（FFI）」这节课中我会学到什么？

学习从 Rust 调用 C 库，并使用 FFI 将 Rust 函数提供给其他语言，以实现互操作。你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Learn Rust Coding，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 Learn Rust Coding 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 Learn Rust Coding 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。这是第 1 节课，共 3 节。

「外部函数接口（FFI）」课时需要多长时间？

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 Learn Rust Coding 课中编写并运行代码吗？

能。每节 Learn Rust Coding 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

此课程中的所有课时

← 返回 Learn Rust Coding