【CXX】0 Rust与C 互操作利器：CXX库介绍与示例

CXX库是一个非常强大的工具，它使得Rust和C++之间的互操作性变得既安全又高效。本专栏将展示如何使用CXX库来桥接Rust和C++代码，同时保持两者语言的特性和惯用法。

一、关键概念回顾

1. 类型安全：CXX库通过静态分析类型和函数签名来保护Rust和C++的不变量。这意味着在编写桥接代码时，如果类型不匹配，编译器会在编译时捕捉到这些错误。
2. 代码生成：CXX库使用一对代码生成器在Rust和C++两侧实现边界。这确保了生成的代码能够有效地桥接两种语言，同时保持高性能。
3. 零开销桥接：CXX库设计用来避免不必要的复制、序列化、内存分配和运行时检查，使得FFI桥接以零开销或可忽略不计的开销运行。
4. *内置绑定：CXX为关键标准库类型提供了内置绑定，这意味着你可以直接在Rust中使用C++的std::string、std::vector等类型，反之亦然。

二、 例子部分代码

我们将编写一个Rust应用程序，它调用一个大文件blobstore服务的C++客户端。blobstore支持不连续缓冲区上传的put操作。例如，我们可能正在上传一个循环缓冲区的快照，该缓冲区往往由2个部分组成，或者由于其他原因（如绳索数据结构）而分散在内存中的文件片段。部分代码如下，我们将在后续文章中讲解。

#[cxx::bridge]
mod ffi {
	extern "Rust" {
		type MultiBuf;
		fn next_chunk(buf: &mut MultiBuf) -> &[u8];
	}	
	unsafe extern "C++" {
		include!("example/include/blobstore.h");	
		type BlobstoreClient;	
		fn new_blobstore_client() -> UniquePtr<BlobstoreClient>;
		fn put(self: &BlobstoreClient, buf: &mut MultiBuf) -> Result<u64>;
	}
}

三、示例分析

例子展示了如何使用CXX库桥接一个Rust应用程序和一个C++ blobstore客户端。让我们分析一下这个例子的关键部分：

• Rust定义：
  • MultiBuf 类型在Rust中定义，可能是一个包含多个缓冲区的结构体。
  • next_chunk 函数用于从 MultiBuf 中获取下一个数据块。
• C++定义：
  • BlobstoreClient 类型在C++中定义，是blobstore服务的客户端。
  • new_blobstore_client 函数用于创建 BlobstoreClient 的新实例。
  • put 函数用于上传数据到blobstore服务。

四、使用CXX的优势

• 保持语言特性：Rust代码仍然感觉像是Rust代码，C++代码仍然像是C++代码。这使得开发者可以在他们熟悉的语言环境中工作，而不需要适应C风格的“FFI胶水”。
• 性能：通过避免不必要的开销，CXX库确保了桥接的高性能。
• 安全性：通过静态分析和类型检查，CXX库提供了额外的安全保障。

五、尝试示例

如果你想尝试这个示例，你可以按照以下步骤操作：

1. 导航到demo目录下载源码（https://github.com/dtolnay/cxx/tree/master/demo）。
2. 运行cargo run来编译和运行示例。
   确保你已经安装了Rust和C++编译器，以便能够成功构建和运行示例。
   总的来说，CXX库是一个强大的工具，它使得Rust和C++之间的互操作性变得更加容易和安全。如果你需要在你的项目中使用这两种语言，可以继续阅读我的后续文章。