如何将C字符串转换为Rust字符串并通过FFI返回？

我正在尝试获取C库返回的C字符串,并通过FFI将其转换为Rust字符串.

mylib.c

const char* hello(){
    return "Hello World!";
}

main.rs

#![feature(link_args)]

extern crate libc;
use libc::c_char;

#[link_args = "-L . -I . -lmylib"]
extern {
    fn hello() -> *c_char;
}

fn main() {
    //how do I get a str representation of hello() here?
}

在Rust中使用C字符串的最佳方法是使用 std::ffi模块中的结构,即 CStr和 CString.

CStr是动态大小的类型,因此它只能通过指针使用.这使它非常类似于常规str类型.您可以使用不安全的CStr::from_ptr静态方法从* const c_char构造& CStr.此方法不安全,因为无法保证传递给它的原始指针有效,它确实指向有效的C字符串并且字符串的生存期是正确的.

您可以使用其to_str()方法从& CStr获得& str.

这是一个例子：

extern crate libc;

use libc::c_char;
use std::ffi::CStr;
use std::str;

extern {
    fn hello() -> *const c_char;
}

fn main() {
    let c_buf: *const c_char = unsafe { hello() };
    let c_str: &CStr = unsafe { CStr::from_ptr(c_buf) };
    let str_slice: &str = c_str.to_str().unwrap();
    let str_buf: String = str_slice.to_owned();  // if necessary
}

您需要考虑* const c_char指针的生命周期以及谁拥有它们.根据C API,您可能需要在字符串上调用特殊的释放函数.您需要仔细安排转换,以使切片不会超过指针. CStr :: from_ptr返回具有任意生命周期的& CStr的事实在这里有帮助(尽管它本身很危险);例如,您可以将C字符串封装到结构中并提供Deref转换,以便您可以像使用字符串切片一样使用结构：

extern crate libc;

use libc::c_char;
use std::ops::Deref;
use std::ffi::CStr;

extern "C" {
    fn hello() -> *const c_char;
    fn goodbye(s: *const c_char);
}

struct Greeting {
    message: *const c_char,
}

impl Drop for Greeting {
    fn drop(&mut self) {
        unsafe {
            goodbye(self.message);
        }
    }
}

impl Greeting {
    fn new() -> Greeting {
        Greeting { message: unsafe { hello() } }
    }
}

impl Deref for Greeting {
    type Target = str;

    fn deref<'a>(&'a self) -> &'a str {
        let c_str = unsafe { CStr::from_ptr(self.message) };
        c_str.to_str().unwrap()
    }
}

此模块中还有另一种类型,称为CString.它与CStr具有相同的关系,字符串与str – CString是CStr的拥有版本.这意味着它“保持”字节数据分配的句柄,并且丢弃CString将释放它提供的内存(基本上,CString包装Vec< u8>,后者将被删除).因此,当您希望将Rust中分配的数据公开为C字符串时,它非常有用.

不幸的是,C字符串总是以零字节结束,并且不能在其中包含一个字符串,而Rust& [u8] / Vec< u8>完全相反 – 它们不以零字节结尾,并且可以在其中包含任意数量的它们.这意味着从Vec< u8>开始.到CString既没有错误也没有无分配 – CString构造函数都检查你提供的数据中的零,如果找到一些则返回错误,并在字节向量的末尾附加一个零字节,这可能需要重新分配.

与实现Deref< Target = str>的String类似,CString实现Deref< Target = CStr>,因此您可以直接在CString上调用CStr上定义的方法.这很重要,因为在CStr上定义了返回C互操作所需的* const c_char的as_ptr()方法.您可以直接在CString值上调用此方法,这很方便.

可以从可以转换为Vec< u8>的所有内容创建CString. String,& str,Vec< u8>和& [u8]是构造函数CString::new()的有效参数.当然,如果传递字节切片或字符串切片,将创建新的分配,而Vec< u8>或者字符串将被消耗.

extern crate libc;

use libc::c_char;
use std::ffi::CString;

fn main() {
    let c_str_1 = CString::new("hello").unwrap(); // from a &str, creates a new allocation
    let c_str_2 = CString::new(b"world" as &[u8]).unwrap(); // from a &[u8], creates a new allocation
    let data: Vec<u8> = b"12345678".to_vec(); // from a Vec<u8>, consumes it
    let c_str_3 = CString::new(data).unwrap();

    // and now you can obtain a pointer to a valid zero-terminated string
    // make sure you don't use it after c_str_2 is dropped
    let c_ptr: *const c_char = c_str_2.as_ptr();

    // the following will print an error message because the source data
    // contains zero bytes
    let data: Vec<u8> = vec![1, 2, 3, 0, 4, 5, 0, 6];
    match CString::new(data) {
        Ok(c_str_4) => println!("Got a C string: {:p}", c_str_4.as_ptr()),
        Err(e) => println!("Error getting a C string: {}", e),
    }  
}

如果你需要将CString的所有权转移到C代码,你可以调用CString::into_raw.然后你需要将指针返回并在Rust中释放它; Rust分配器不太可能与malloc和free使用的分配器相同.您需要做的就是调用CString::from_raw,然后允许正常删除字符串.