在PHP程序中使用Rust擴展的方法

2020-03-22 17:28:22

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供稿：網友

C或PHP中的Rust我的基本出發點就是寫一些可以編譯的Rust代碼到一個庫里面，并寫為它一些C的頭文件，在C中為被調用的PHP做一個拓展。雖然并不是很簡單，但是很有趣。
Rust FFI（foreign function interface）我所做的第一件事情就是擺弄Rust與C連接的Rust的外部函數接口。我曾用簡單的方法（hello_from_rust）寫過一個靈活的庫，伴有單一的聲明（a pointer to a C char, otherwise known as a string），如下是輸入后輸出的“Hello from Rust”。

// hello_from_rust.rs#![crate_type = "html' target='_blank'>staticlib"]#![feature(libc)]extern crate libc;use std::ffi::CStr;#[no_mangle]pub extern "C" fn hello_from_rust(name: *const libc::c_char) { let buf_name = unsafe { CStr::from_ptr(name).to_bytes() }; let str_name = String::from_utf8(buf_name.to_vec()).unwrap(); let c_name = format!("Hello from Rust, {}", str_name); println!("{}", c_name);我從C（或其它?。┲姓{用的Rust庫拆分它。這有一個接下來會怎樣的很好的解釋。編譯它會得到.a的一個文件，libhello_from_rust.a。這是一個靜態的庫，包含它自己所有的依賴關系，而且我們在編譯一個C程序的時候鏈接它，這讓我們能做后續的事情。注意：在我們編譯后會得到如下輸出：

note: link against the following native artifacts when linking against this static librarynote: the order and any duplication can be significant on some platforms, and so may need to be preservednote: library: Systemnote: library: pthreadnote: library: cnote: library: m這就是Rust編譯器在我們不使用這個依賴的時候所告訴我們需要鏈接什么。從C中調用Rust既然我們有了一個庫，不得不做兩件事來保證它從C中可調用。首先，我們需要為它創建一個C的頭文件，hello_from_rust.h。然后在我們編譯的時候鏈接到它。下面是頭文件：

// hello_from_rust.h#ifndef __HELLO#define __HELLOvoid hello_from_rust(const char *name);#endif這是一個相當基礎的頭文件，僅僅為了一個簡單的函數提供簽名/定義。接著我們需要寫一個C程序并使用它。

// hello.c#include stdio.h #include stdlib.h #include "hello_from_rust.h"int main(int argc, char *argv[]) { hello_from_rust("Jared!");我們通過運行一下代碼來編譯它：

gcc -Wall -o hello_c hello.c -L /Users/jmcfarland/code/rust/php-hello-rust -lhello_from_rust -lSystem -lpthread -lc -lm注意在末尾的-lSystem -lpthread -lc -lm告訴gcc不要鏈接那些“本地的古董”，為了當編譯我們的Rust庫時Rust編譯器可以提供出來。經運行下面的代碼我們可以得到一個二進制的文件：

$ ./hello_cHello from Rust, Jared!漂亮！我們剛才從C中調用了Rust庫?，F在我們需要理解Rust庫是如何進入一個PHP擴展的。
從 php 中調用 c該部分花了我一些時間來弄明白，在這個世界上，該文檔在 php 擴展中并不是最好的。最好的部分是來自綁定一個腳本 ext_skel 的 php 源（大多數代表“擴展骨架”）即生成大多數你需要的樣板代碼。你可以通過下載來開始，和未配額的 php 源，把代碼寫進 php 目錄并且運行： $ cd ext/$ ./ext_skel --extname=hello_from_rust 這將生成需要創建 php 擴展的基本骨架?，F在，移動你處處想局部地保持你的擴展的文件夾。并且移動你的 .rust 源 .rust庫 .c header進入同一個目錄。因此，現在你應該看看像這樣的一個目錄：├── CREDITS├── EXPERIMENTAL├── config.m4├── config.w32├── hello_from_rust.c├── hello_from_rust.h├── hello_from_rust.php├── hello_from_rust.rs├── libhello_from_rust.a├── php_hello_from_rust.h└── tests └── 001.phpt一個目錄，11個文件你可以在 php docs 在上面看到關于這些文件很好的描述。建立一個擴展的文件。我們將通過編輯 config.m4 來開始吧。不解釋，下面就是我的成果：

PHP_ARG_WITH(hello_from_rust, for hello_from_rust support,[ --with-hello_from_rust Include hello_from_rust support])if test "$PHP_HELLO_FROM_RUST" != "no"; then PHP_SUBST(HELLO_FROM_RUST_SHARED_LIBADD) PHP_ADD_LIBRARY_WITH_PATH(hello_from_rust, ., HELLO_FROM_RUST_SHARED_LIBADD) PHP_NEW_EXTENSION(hello_from_rust, hello_from_rust.c, $ext_shared)正如我所理解的那樣，這些是基本的宏命令。但是有關這些宏命令的文檔是相當糟糕的（比如：google"PHP_ADD_LIBRARY_WITH_PATH"并沒有出現PHP團隊所寫的結果）。我偶然這個PHP_ADD_LIBRARY_PATH宏命令在有些人所談論的在一個PHP拓展里鏈接一個靜態庫的先前的線程里。在評論中其它的推薦使用的宏命令是在我運行ext_skel后產生的。既然我們進行了配置設置，我們需要從PHP腳本中實際地調用庫。為此我們得修改自動生成的文件，hello_from_rust.c。首先我們添加hello_from_rust.h頭文件到包含命令中。然后我們要修改confirm_hello_from_rust_compiled的定義方法。

#include "hello_from_rust.h"http:// a bunch of comments and code removed...PHP_FUNCTION(confirm_hello_from_rust_compiled) char *arg = NULL; int arg_len, len; char *strg; if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "s", &arg, &arg_len) == FAILURE) { return; hello_from_rust("Jared (from PHP!!)!"); len = spprintf(&strg, 0, "Congratulations! You have successfully modified ext/%.78s/config.m4. Module %.78s is now compiled into PHP.", "hello_from_rust", arg); RETURN_STRINGL(strg, len, 0);注意：我添加了hello_from_rust("Jared (fromPHP!!)!");。
現在，我們可以試著建立我們的擴展：$ phpize$ ./configure$ sudo make install就是它，生成我們的元配置，運行生成的配置命令，然后安裝該擴展。安裝時，我必須親自使用sudo，因為我的用戶并不擁有安裝目錄的 php 擴展?，F在，我們可以運行它啦！$ php hello_from_rust.phpFunctions available in the test extension:confirm_hello_from_rust_compiledHello from Rust, Jared (from PHP!!)!Congratulations! You have successfully modified ext/hello_from_rust/config.m4. Module hello_from_rust is now compiled into PHP.Segmentation fault: 11還不錯，php 已進入我們的 c 擴展，看到我們的應用方法列表并且調用。接著，c 擴展已進入我們的 rust 庫，開始打印我們的字符串。那很有趣！但是......那段錯誤的結局發生了什么？正如我所提到的，這里是使用了 Rust 相關的 println! 宏，但是我沒有對它做進一步的調試。如果我們從我們的 Rust 庫中刪除并返回一個 char* 替代，段錯誤就會消失。這里是 Rust 的代碼：
復制代碼代碼如下:
#![crate_type = "staticlib"]

#![feature(libc)]
extern crate libc;
use std::ffi::{CStr, CString};

#[no_mangle]
pub extern "C" fn hello_from_rust(name: *const libc::c_char) - *const libc::c_char {
let buf_name = unsafe { CStr::from_ptr(name).to_bytes() };
let str_name = String::from_utf8(buf_name.to_vec()).unwrap();
let c_name = format!("Hello from Rust, {}", str_name);

CString::new(c_name).unwrap().as_ptr()
}并變更 C 頭文件：

#ifndef __HELLO#define __HELLOconst char * hello_from_rust(const char *name);#endif還要變更 C 擴展文件：

PHP_FUNCTION(confirm_hello_from_rust_compiled) char *arg = NULL; int arg_len, len; char *strg; if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "s", &arg, &arg_len) == FAILURE) { return; char *str; str = hello_from_rust("Jared (from PHP!!)!"); printf("%s/n", str); len = spprintf(&strg, 0, "Congratulations! You have successfully modified ext/%.78s/config.m4. Module %.78s is now compiled into PHP.", "hello_from_rust", arg); RETURN_STRINGL(strg, len, 0);無用的微基準那么為什么你還要這樣做？我還真的沒有在現實世界里使用過這個。但是我真的認為斐波那契序列算法就是一個好的例子來說明一個PHP拓展如何很基本。通常是直截了當（在Ruby中）：

def fib(at) do if (at == 1 || at == 0) return at else return fib(at - 1) + fib(at - 2)而且可以通過不使用遞歸來改善這不好的性能：

def fib(at) do if (at == 1 || at == 0) return at elsif (val = @cache[at]).present return val total = 1 parent = 1 gp = 1 (1..at).each do |i| total = parent + gp gp = parent parent = total return total那么我們圍繞它來寫兩個例子，一個在PHP中，一個在Rust中。看看哪個更快。下面是PHP版：

def fib(at) do if (at == 1 || at == 0) return at elsif (val = @cache[at]).present return val total = 1 parent = 1 gp = 1 (1..at).each do |i| total = parent + gp gp = parent parent = total return total這是它的運行結果：

$ time php php_fib.phpreal 0m2.046suser 0m1.823ssys 0m0.207s現在我們來做Rust版。下面是庫資源：
復制代碼代碼如下:
#![crate_type = "staticlib"]

fn fib(at: usize) - usize {
if at == 0 {
return 0;
} else if at == 1 {
return 1;
}

let mut total = 1;
let mut parent = 1;
let mut gp = 0;
for _ in 1 .. at {
total = parent + gp;
gp = parent;
parent = total;
}

return total;
}

#[no_mangle]
pub extern "C" fn rust_fib(at: usize) - usize {
fib(at)
}注意，我編譯的庫rustc - O rust_lib.rs使編譯器優化（因為我們是這里的標準）。這里是C擴展源（相關摘錄）：

PHP_FUNCTION(confirm_rust_fib_compiled) long number; if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "l", &number) == FAILURE) { return; RETURN_LONG(rust_fib(number));運行ＰＨＰ腳本：

$br = (php_sapi_name() == "cli") "":" br if(!extension_loaded('rust_fib')) { dl('rust_fib.' . PHP_SHLIB_SUFFIX);for ($i = 0; $i 100000; $i ++) { confirm_rust_fib_compiled(92);這就是它的運行結果：
$ time php rust_fib.phpreal 0m0.586suser 0m0.342ssys 0m0.221s你可以看見它比前者快了三倍！完美的Rust微基準！
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