Rust閉包實例分析

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閉包

我們知道 Rust 的閉包不僅是一個函數(shù)指針，這意味著不能使用它作為回調(diào)函數(shù)的函數(shù)指針直接傳遞給 C 端。

同時我們也知道 Rust 中的所有的閉包都實現(xiàn)了由標準庫提供的 trait Fn 、 FnMut 或 FnOnce 中的一個。閉包語法 || {} 實際上是 Fn 系列 trait 的語法糖，Rust 會為“環(huán)境”創(chuàng)建一個結(jié)構(gòu)體， impl 其中合適的一個 trait，并使用它。

因此，從理論上講，我們應(yīng)該能夠通過將閉包“拆分”為兩部分，匿名類型的實例數(shù)據(jù)和某種類似 call() 方法的函數(shù)。這樣我們可以獲取其中函數(shù)部分的指針，從而實現(xiàn)將閉包傳遞給 C 端代碼。

具體的方法就是：首先創(chuàng)建一個泛型 hook 函數(shù)，該函數(shù)和回調(diào)函數(shù)的參數(shù)列表一樣，在其中構(gòu)建并調(diào)用閉包。然后創(chuàng)建一個 getter 函數(shù)，該函數(shù)接受閉包的引用作為參數(shù)，返回一個函數(shù)指針。

我們沿用上篇設(shè)計的示例，稍作修改：

C 端， sum_square_cb 函數(shù)，接收兩個整型參數(shù) a, b，一個函數(shù)指針，一個 void * ；
Rust 端，定義一個 getter 函數(shù) get_callback ；
Rust 端，定義一個閉包，被調(diào)用時更新數(shù)據(jù) user_data；
Rust 端，調(diào)用 C 中定義的 sum_square_cb ；

好，代碼部分 C 端保持不變，我們看 Rust 端的兩個函數(shù) hook 和 get_callback ，代碼如下：

  // ffi/example_10/src/main.rs
unsafe extern fn hook(result: c_int, user_data: *mut c_void)where    F: FnMut(c_int),{    let closure = &mut *(user_data as *mut F);    closure(result);}
pub fn get_callback(_closure: &F) -> SumSquareCBwhere    F: FnMut(c_int),{    hook::}

由于我們希望閉包能改變其環(huán)境，所以在定義 hook 函數(shù)時，我們限定閉包實現(xiàn)為 FnMut 并以 c_int 作為參數(shù)。在函數(shù)體中的這一句 let closure = &mut *(user_data as *mut F); ，先通過把 *mut c_void 指針轉(zhuǎn)換成 *mut F 指針，然后用 * 取得它的數(shù)據(jù)塊，并使用 &mut 取得可變引用，最后調(diào)用閉包。

同時 get_callback 函數(shù)中僅有的語句， hook:: ，我們使用了一個叫做 turbofish ::<> 的語法，用來顯式指定返回 F 類型的 hook 函數(shù)。

接下來我們 Rust 端的主函數(shù)，代碼如下：

  fn main() {    let mut record = SumRecord::default();        unsafe {        let mut closure = |result: c_int| {            record.total += result;            record.calls += 1;        };        let callback = get_callback(&closure);
        sum_square_cb(1, 2, callback, &mut closure as *mut _ as *mut c_void);
        sum_square_cb(3, 4, callback, &mut closure as *mut _ as *mut c_void);    }
    println!("The sum is {:?}", record);}

這個 let mut closure 語句意味著 closure 包含一個匿名函數(shù)的定義，而不是調(diào)用后的 返回值，該函數(shù)接受一個 c_int 類型的參數(shù)。我們使用閉包的原因是需要事先定義一段代碼，并在之后的某個時候才實際調(diào)用它。這里我們將期望調(diào)用的代碼儲存在了 closure 中。

接著我們調(diào)用 get_callback ，其中有一點非常重要，它返回的函數(shù)指針只能在傳入的同一閉包上使用。因為我們定義 hook 函數(shù)時在未進行任何類型檢查的情況下，將 user_data 直接轉(zhuǎn)換為該閉包類型的指針。

同時在調(diào)用 C 端函數(shù) sum_square_cb 時，我們通過獲取閉包變量 closure 的可變引用，并進行兩次指針轉(zhuǎn)換，將其強制轉(zhuǎn)換為 void * 指針來獲取其數(shù)據(jù)。其中我們使用了 _ 占位符由 Rust 編譯器來推斷該位置的閉包類型。

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