第 23 章 外部函数
吉姆•布兰迪
赛博空间。难以想象的复杂性。光线交织在思维的非空间、数据的集群和星座中。就像城市的灯光，渐行渐远……
——《神经漫游者》，William Gibson
很遗憾，世界上并不是每个程序都是用 Rust 编写的。我们希望能够在 Rust 程序中使用以其他语言实现的关键库和接口。Rust 的外部函数接口（foreign function interface，FFI）允许 Rust 代码调用以 C 语言编写的（在某些情况下是用 C++ 编写的）函数。由于大多数操作系统提供了 C 接口，因此 Rust 的外部函数接口能帮你立即访问各种底层设施。
在本章中，我们将编写一个与 libgit2 链接的程序，libgit2 是用于 Git 版本控制系统的 C 库。我们将先展示如何借助第 22 章演示的不安全特性在 Rust 中直接使用 C 函数，然后再展示如何构建 libgit2 的安全接口，这些灵感都来自开源的 git2-rs crate。
假设你已经熟悉 C 以及编译和链接 C 程序的机制。如果你擅长使用 C++，那么情况也一样。假设你对 Git 版本控制系统也比较熟悉。
确实存在用于和许多其他语言（包括 Python、JavaScript、Lua 和 Java）通信的 Rust crate。由于篇幅所限，本书就不详细介绍了，但归根结底，所有这些接口都是用 C 的外部函数接口构建的，因此无论要使用哪种语言，本章都会为你提供一个良好的开端。
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本文深入介绍了Rust FFI（Foreign Function Interface）与C语言进行交互的基础知识。首先探讨了Rust和C之间数据表示的共同点，包括原始类型和结构体类型的对应关系。通过示例演示了如何使用#[repr(C)]属性定义与C结构体兼容的Rust结构体类型，以及如何控制C风格枚举的表示法。此外，还介绍了在Rust和C之间传递字符串的困难以及如何声明外部函数与变量，以及使用库中的函数。文章还提供了在Rust中使用外部函数接口的基础知识，以及与C代码进行交互的方法。通过示例和技术细节，为读者提供了Rust FFI的基本概念和实际应用。文章还介绍了构建脚本的编写，以告知Rust在何处搜索库，以及如何处理共享库的路径问题。最后，文章提到了构建安全的Rust接口的关键策略，展示了如何在Rust中使用libgit2函数和类型。同时，还介绍了libgit2的安全接口设计规则和如何通过Rust的类型系统构建强制执行这些规则的libgit2 Rust接口。文章深入浅出地介绍了Rust FFI与C语言交互的技术细节，为读者提供了全面的了解和实际应用指导。
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