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C 互连

概述

通过 extern "C" 调用 C 标准库或自定义 C 共享库。Link 会动态加载 libc / msvcrt,按 C ABI 直接调用函数,无运行时开销。

基本用法

调用 C 标准库

extern "C" {
    fn abs(n: i32) -> i32;
    fn sqrt(x: f64) -> f64;
    fn pow(base: f64, exp: f64) -> f64;
}

println("abs(-42) =", abs(-42));         // 42
println("sqrt(16.0) =", sqrt(16.0));     // 4
println("pow(2, 10) =", pow(2.0, 10.0)); // 1024

默认库

省略 module 时,Link 会加载默认 C 库:

平台 默认库
Linux libc.so.6
macOS libc.dylib
Windows msvcrt.dll 或 ucrtbase.dll 
// 等价于 extern "C" module "c"
extern "C" {
    fn abs(n: i32) -> i32;
}

指定库

用 module 显式指定库名:

// 加载 libm(数学库,Linux/macOS)
extern "C" module "m" {
    fn sqrt(x: f64) -> f64;
    fn sin(x: f64) -> f64;
    fn cos(x: f64) -> f64;
}

类型映射

Link 类型 C 类型 说明
i32 int32_t / int 32 位有符号整数
i64 int64_t / long long 64 位有符号整数
f32 float 单精度浮点
f64 double 双精度浮点
bool bool / int 布尔值
str const char* 以 null 结尾的字符串
none void 无返回值

支持的函数签名

0 参数

extern "C" {
    fn rand() -> i32;
}

let r = rand();
println("随机数:", r);

1 参数

extern "C" {
    fn abs(n: i32) -> i32;        // int -> int
    fn sqrt(x: f64) -> f64;       // double -> double
    fn toupper(c: i32) -> i32;    // int -> int
}

2 参数

extern "C" {
    fn pow(base: f64, exp: f64) -> f64;
    fn max(a: i32, b: i32) -> i32;
}

3 参数

extern "C" {
    fn clamp(a: i32, b: i32, c: i32) -> i32;
}

字符串返回

C 函数返回 const char* 时,Link 自动转换为 str:

extern "C" {
    fn getenv(name: str) -> str;
}

let home = getenv("HOME");
println("HOME =", home);

字符串所有权

C 函数返回的字符串必须指向静态或堆内存。返回栈上临时变量会导致未定义行为。

调用自定义 C 库

1. 编写 C 库

mylib.c:

#include <stdint.h>

int32_t add(int32_t a, int32_t b) {
    return a + b;
}

int32_t factorial(int32_t n) {
    if (n <= 1) return 1;
    return n * factorial(n - 1);
}

const char* version() {
    return "mylib v1.0";
}

2. 编译为共享库

gcc -shared -fPIC -o libmylib.so mylib.c

gcc -shared -fPIC -o libmylib.dylib mylib.c

cl /LD mylib.c /link /OUT:mylib.dll

gcc -shared -o mylib.dll mylib.c

extern "C" module "mylib.dll" {
    fn add(a: i32, b: i32) -> i32;
    fn factorial(n: i32) -> i32;
    fn version() -> str;
}

println("add(3, 4) =", add(3, 4));           // 7
println("factorial(5) =", factorial(5));     // 120
println("version =", version());             // mylib v1.0

库路径

  • 相对路径基于运行 link 命令的当前目录
  • 也可用绝对路径:module "C:/libs/mylib.dll"
  • 系统库目录中的库可直接用名字:module "mylib"(无需扩展名)

完整示例

数学计算

extern "C" module "m" {
    fn sqrt(x: f64) -> f64;
    fn pow(base: f64, exp: f64) -> f64;
    fn sin(x: f64) -> f64;
    fn cos(x: f64) -> f64;
}

fn distance(x1: f64, y1: f64, x2: f64, y2: f64) -> f64 {
    let dx = x2 - x1;
    let dy = y2 - y1;
    sqrt(pow(dx, 2.0) + pow(dy, 2.0))
}

fn angle(x: f64, y: f64) -> f64 {
    // atan2 暂未声明,这里用近似
    let r = sqrt(x * x + y * y);
    if r == 0.0 { return 0.0; }
    sin(y / r)   // 简化示例
}

let d = distance(0.0, 0.0, 3.0, 4.0);
println("距离 =", d);   // 5

字符串处理

extern "C" {
    fn strlen(s: str) -> i32;
    fn atoi(s: str) -> i32;
}

let s = "hello";
let n = strlen(s);
println("长度:", n);     // 5

let num = atoi("42");
println("数字:", num);    // 42

故障排查

"Symbol 'xxx' not found"

C 函数符号未找到。可能原因:

  1. Windows 上函数未导出:MSVC 编译时需加 __declspec(dllexport)
  2. C++ 名称修饰:C++ 文件需用 extern "C" 包裹函数声明
  3. 函数名拼写错误:检查大小写

"Failed to load library"

库加载失败。可能原因:

  1. 库文件不存在:检查路径
  2. 架构不匹配:64 位 Link 加载 32 位 DLL
  3. 依赖缺失:DLL 依赖的其他 DLL 不在 PATH 中

调用后段错误

通常是签名不匹配导致:

  1. 参数数量不对
  2. 参数类型不对(如 C 函数期望 int,Link 传了 f64)
  3. 返回类型不对(如 C 函数返回 int,Link 声明为 str)

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