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解密 Python 如何调用 Rust 编译生成的动态链接库( 三 )

Rust

我们知道 Rust 专门提供了 4 个字节 char 类型来表示 unicode 字符 ， 但对于外部导出函数来说，使用 char 是不安全的，所以直接使用 u8 和 u32 就行 。
编译之后 ， Python 调用：
from ctypes import *py_lib = CDLL("../py_lib/target/debug/libpy_lib.dylib")# u8 除了可以使用 c_byte 包装之外，还可以使用 c_char# 并且 c_byte 里面只能接收整数，而 c_char 除了整数，还可以接收长度为 1 的字节串print(c_byte(97))print(c_char(97))print(c_char(b"a"))"""c_byte(97)c_char(b'a')c_char(b'a')"""# 以上三者是等价的，因为 char 说白了就是个 u8# 指定返回值为 c_byte，会返回一个整数py_lib.get_char.restype = c_byte# c_byte(97)、c_char(97)、c_char(b"a") 都是等价的# 因为它们本质上都是 u8 ， 至于 97 也可以解析为 u8print(py_lib.get_char(97))  # 98# 指定返回值为 c_char，会返回一个字符（长度为 1 的 bytes 对象）py_lib.get_char.restype = c_charprint(py_lib.get_char(97))  # b'b'py_lib.get_unicode.restype = c_wcharprint(py_lib.get_unicode(c_wchar("嘿")))  # 嘿# 直接传一个 u32 整数也可以，因为 unicode 字符底层就是个 u32print(py_lib.get_unicode(ord("憨")))  # 批以上就是字符类型的操作，比较简单 。

解密 Python 如何调用 Rust 编译生成的动态链接库

文章插图
 字符串类型再来看看字符串，我们用 Rust 实现一个函数，它接收一个字符串 ， 然后返回大写形式 。
use std::ffi::{CStr, CString};use std::os::raw::c_char;#[no_mangle]pub extern "C" fn to_uppercase(s: *const c_char) -> *mut c_char {    // 将 *const c_char 转成 &CStr    let s = unsafe {        CStr::from_ptr(s)    };    // 将 &CStr 转成 &str    // 然后调用 to_uppercase 转成大写，得到 String    let s = s.to_str().unwrap().to_uppercase();    // 将 String 转成 *mut char 返回    CString::new(s).unwrap().into_raw()}解释一下里面的 CStr 和 CString，在 Rust 中，CString 用于创建 C 风格的字符串（以  结尾），拥有自己的内存 。关键的是，CString 拥有值的所有权 ， 当实例离开作用域时，它的析构函数会被调用，相关内存会被自动释放 。
而 CStr，它和 CString 之间的关系就像 str 和 String 的关系，所以 CStr 一般以引用的形式出现 。并且 CStr 没有 new 方法，不能直接创建，它需要通过 from_ptr 方法从原始指针转化得到 。
然后指针类型是 *const 和 *mut，分别表示指向 C 风格字符串的首字符的不可变指针和可变指针，它们的区别主要在于指向的数据是否可以被修改 。如果不需要修改，那么使用 *const 会更安全一些 。
我们编写 Python 代码测试一下 。
from ctypes import *py_lib = CDLL("../py_lib/target/debug/libpy_lib.dylib")s = "hello 古明地觉".encode("utf-8")# 默认是按照整型解析的，所以不指定返回值类型的话，会得到脏数据print(py_lib.to_uppercase(c_char_p(s)))"""31916096"""# 指定返回值为 c_char_p，表示按照 char * 来解析py_lib.to_uppercase.restype = c_char_pprint(    py_lib.to_uppercase(c_char_p(s)).decode("utf-8"))"""HELLO 古明地觉"""从表面上看似乎挺顺利的 ， 但背后隐藏着内存泄露的风险，因为 Rust 里面创建的 CString 还驻留在堆区 ， 必须要将它释放掉 。所以我们还要写一个函数，用于释放字符串 。
use std::ffi::{CStr, CString};use std::os::raw::c_char;#[no_mangle]pub extern "C" fn to_uppercase(s: *const c_char) -> *mut c_char {    let s = unsafe {        CStr::from_ptr(s)    };    let s = s.to_str().unwrap().to_uppercase();    CString::new(s).unwrap().into_raw()}#[no_mangle]pub extern "C" fn free_cstring(s: *mut c_char) {    unsafe {        if s.is_null() { return }        // 基于原始指针创建 CString，拿到堆区字符串的所有权        // 然后离开作用域，自动释放        CString::from_raw(s)    };}


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