如何在 Rust 的函数堆栈上放置一个 C 结构？答案

【问题标题】：How to place a C struct on the function stack in Rust?如何在 Rust 的函数堆栈上放置一个 C 结构？
【发布时间】：2020-05-15 09:09:49
【问题描述】：

我想转移以下C代码

HMAC_CTX context;
HMAC_CTX_init(&context);

进入 Rust。但是，虽然定义 extern 函数很容易，但在 Rust 中直接使用 C 结构似乎是不可能的。

extern "C" {
  use HMAC_CTX; // does not work!
  fn HMAC_CTX_init(ctx: *mut HMAC_CTX);
}

我知道我可以在 Rust 中定义一个占位符结构

struct HMAC_CTX;

...但是的实例可能没有足够的空间容纳真正的 C 结构体。

let mut ctx = HMAC_CTX;
unsafe { HMAC_CTX_init(&mut ctx); }

有没有办法在不重新定义整个 Rust 结构的情况下解决这个问题？这将创建从外部代码到我的 Rust 项目的依赖关系，我想避免这种情况。

【问题讨论】：

大多数人使用rust-bindgen。这能解决你的问题吗？
" 但是，虽然定义 extern 函数很容易，但在 Rust 中直接使用 C 结构似乎是不可能的。"当然。 extern 声明提供了要调用的函数的签名，但从根本上讲，它们并不相关。对于结构，签名是整个结构定义。
“它可能会解决问题，但我想避免使用代码生成器。”那么您可以手动对其进行代码生成：复制/粘贴原件，将其标记为repr(C) 并修复类型和所有方面的差异。
更好的方法一是使用现有的绑定（openssl-sys 或更高级别的 openssl crate），更好的方法二是使用 bindgen。我不知道更好的方法 3.
HMAC_CTX 是一个不透明的结构。它的布局和内容永远不会出现在客户端代码中。它只用作HMAC_CTX*，即指针。因此，您的客户端 (Rust) 代码不需要了解其内部结构。对于客户端代码，这只是一个指向 OpenSSL 控制的一些数据的指针。

标签： c struct rust

【解决方案1】：

使用 rust-bindgen 生成 Rust 绑定。如果放置在构建脚本中，它将生成相应 C 结构的 rust 版本并保持同步。

增加了构建过程的复杂性并增加了依赖。

【讨论】：

【解决方案2】：

手动创建一个 Rust 版本的 C 结构。

#[repr(C)]
pub struct HMAC_CTX {
  md: *mut EVP_MD,
  md_ctx: EVP_MD_CTX,
  i_ctx: EVP_MD_CTX,
  o_ctx: EVP_MD_CTX,
  key_length: c_uint,
  key: [c_uchar; 128],
}

这需要跟随 C 代码的变化并手动更新 Rust 结构。还可能需要定义进一步的结构。向被调用库的内部添加依赖项:-(

【讨论】：

如果您需要一种将 C 代码转换为（不安全）Rust 代码的快速方法作为起点，您可以使用C2Rust。这是c2rust 转译器的基于网络的前端。

【解决方案3】：

创建一个占位符结构。

pub struct HMAC_CTX {
  _placeholder: [c_uchar; 256],
}

这个结构需要足够大以容纳 C 结构的所有内部结构。间接依赖 :-( 如果 C 结构体大小超过占位符大小，可能会导致不安全行为。

【讨论】：

该结构还必须具有与 C 结构相同的对齐方式。如果 Rust 中的对齐更严格，您可以在将指针从 C 传递到 Rust 时调用未定义的行为。如果 C 中的对齐更严格，您可以调用未定义的行为。