基础知识

// ffi/example_01/csrc/hello.c

// basic string - char pointer
char *str;
str = "hello";  // Stored in read only part of data segment
*(str+1) = 'i'; // Segmentation fault error:  trying to modify read only memory

char hello_s[] = "hello"; // Stored in stack segment
*(hello_s+0) = 'H';         // No problem: String is now Hello
printf("new string is %s\n", hello_s);

• str：这是 Rust 语言核心中仅有的一种字符串类型，Rust 标准库中提供了其它的字符串类型。
• &str：表示不可变的 UTF-8 编码的字节序列，它是str类型的引用属于引用类型；
• String：表示可变的字符串，拥有所有权，其本质是一个成员变量是Vec<u8>类型的结构体；
• CStr：表示以空字符终止的 C 字符串或字节数组的借用，属于引用类型。一般用于和 C 语言交互，由 C 分配并被 Rust 借用的字符串；
• CString：表示拥有所有权的，中间没有空字节，以空字符终止的字符串类型。一般用于和 C 语言交互时，由 Rust 分配并传递给 C 的字符串；

示例实践

• 有print_str和change_str两个函数，其参数均为 C 端生成的一个字符串，分别实现打印和修改该字符串的功能；
• 有个generate_str函数，其返回值是 Rust 端生成的一个字符串，以及free_str函数供 C 端调用者将字符串返回给 Rust 释放内存；

void print_str(char *str);
char *change_str(char str[]);
char *generate_str();
void free_str(char *);

use std::os::raw::c_char;
use std::ffi::{CStr, CString};

#[no_mangle]
pub extern "C" fn print_str(s: *const c_char) {
let slice = unsafe {
assert!(!s.is_null());
        CStr::from_ptr(s)
    };
let r_str = slice.to_str().unwrap();
println!("Rust side print: {:?}", r_str);
}

#[no_mangle]
pub extern "C" fn change_str(s: *mut c_char) -> *mut c_char {
let mut string = unsafe {
assert!(!s.is_null());
        CStr::from_ptr(s).to_string_lossy().into_owned()
    };
    string.push_str(" World!");
println!("Rust side change: {:?}", string);
let c_str_changed = CString::new(string).unwrap();
    c_str_changed.into_raw()
}

#[no_mangle]
pub extern "C" fn generate_str() -> *mut c_char {
let ping = String::from("ping");
println!("Rust side generate: {:?}", ping);
let c_str_ping = CString::new(ping).unwrap();
    c_str_ping.into_raw()
}

#[no_mangle]
pub extern "C" fn free_str(s: *mut c_char) {
unsafe {
if s.is_null() {
return;
        }
        CString::from_raw(s)
    };
}

• 使用std::ffi::CStr提供的from_ptr方法包装 C 的字符串指针，它基于空字符'\0'来计算字符串的长度，并可以通过它将外部 C 字符串转换为 Rust 的 &str和String。
• 使用std::ffi::CString提供的一对方法into_raw和from_raw可以进行原始指针转换，由于将字符串的所有权转移给了调用者，所以调用者必须将字符串返回给 Rust，以便正确地释放内存。
• 我们必须确保 C 中的字符串是有效的UTF-8编码，且引用字符串的指针不能为 NULL，因为 Rust 的引用不允许为 NULL。

后记