c - 为 C/FFI 库调用分配对象

Question

我有一个 C 库，它有 gpio 实现。 gpio_type 是目标特定的，每个 MCU 对 gpio_type 都有不同的定义。库中的功能之一:

void gpio_init(gpio_type *object, int32_t pin);

我想使用 C 库函数在 Rust 中编写 Gpio 对象的抽象。因此需要类似不透明指针类型的东西(在 C++ 中，我只会创建一个类型为:gpio_type 的成员变量)。我想我会创建一个空枚举(或结构)，为对象分配所需的空间并将其转换为匹配 C 层中的类型。

pub enum gpio_type {}

#[link(name = "gpio_lib", kind = "static")]
extern {
    pub fn gpio_init(obj: *mut gpio_type, value: i32);
}

pub struct Gpio {
    gpio : *mut gpio_type,
}

impl Gpio {
    pub fn new(pin: u32) -> Gpio {
        unsafe {
            let mut gpio_ptr : &'static [u8; 4] = init(); // size of gpio in C is 4 bytes for one target, will be changed later to obtain it dynamically
            let gpio_out = Gpio { gpio: transmute(gpio_ptr)};
            gpio_init(gpio_out.gpio, pin);
            gpio_out
        }
    }
}

这针对嵌入式设备，因此没有 std，没有 libc。我不想为 rust 中的每个目标重新定义 gpio_type(为每个目标复制 C 声明)，寻找一些东西来为 C 将处理的对象分配内存。

下面的代码片段根据反汇编生成指向地址 0 的指针。 Gpio新方法反汇编:

 45c:   b580        push    {r7, lr}
 45e:   466f        mov r7, sp
 460:   4601        mov r1, r0
 462:   2000        movs    r0, #0
 464:   f000 fae6   bl  a34 <gpio_init>
 468:   2000        movs    r0, #0
 46a:   bd80        pop {r7, pc}

知道为什么 462 是 0 吗？

Answer 1

looking for something to just allocate memory for the object which C will handle

像这样的事情呢？给结构一个实际大小(在这种情况下，通过给它一个固定大小的字节大小的项目数组)，在堆上分配该空间，然后将其视为原始指针。

use std::mem;

#[allow(missing_copy_implementations)]
pub struct Gpio([u8; 4]);

impl Gpio {
    fn new() -> Gpio { Gpio([0,0,0,0]) }
}

fn main() {
    // Allocate some bytes and get a raw pointer
    let a: *mut u8 = unsafe { mem::transmute(Box::new(Gpio::new())) };

    // Use it here!

    // When done... back to a box
    let b: Box<Gpio> = unsafe { mem::transmute(a) };

    // Now it will be dropped automatically (and free the allocated memory)

    // Or you can be explicit
    drop(b);
}

但是，我建议这样做；它更明显，不需要堆分配:

#[allow(missing_copy_implementations)]
pub struct Gpio([u8; 4]);

impl Gpio {
    fn new() -> Gpio { Gpio([0,0,0,0]) }

    fn as_mut_ptr(&mut self) -> *mut u8 {
        self.0.as_mut_ptr()
    }
}

fn main() {
    let mut g = Gpio::new();
    let b = g.as_mut_ptr();
}

作为奖励，您可以获得一个很好的地方来挂起一些方法。可能 as_mut_ptr 不需要公开，并且可以隐藏在 Gpio 结构的公共(public)方法后面。

(也可以使用 uninitialized 代替 [0,0,0,0])

第二个建议的扩展示例

// This depends on your library, check the FFI guide for details
extern {
    fn gpio_init(gpio: *mut u8, pin: u8);
    fn gpio_pin_on(gpio: *mut u8);
    fn gpio_pin_off(gpio: *mut u8);
}

#[allow(missing_copy_implementations)]
pub struct Gpio([u8; 4]);

impl Gpio {
    fn new(pin: u8) -> Gpio {
        let mut g = Gpio([0,0,0,0]);
        g.init(pin);
        g
    }

    fn as_mut_ptr(&mut self) -> *mut u8 {
        self.0.as_mut_ptr()
    }

    fn init(&mut self, pin: u8) { unsafe { gpio_init(self.as_mut_ptr(), pin) } }
    pub fn on(&mut self) { unsafe { gpio_pin_on(self.as_mut_ptr()) } }
    pub fn off(&mut self) { unsafe { gpio_pin_off(self.as_mut_ptr()) } }
}

static BLUE_LED_PIN: u8 = 0x4;

fn main() {
    let mut g = Gpio::new(BLUE_LED_PIN);
    g.on();
    g.off();
}