Ruby FFI － Ruby调用C库最棒的工具

Ruby FFI － Ruby调用C库最棒的工具

2008-11-02 00:40 by 见习编辑  robbin  评论(6)  有4162人浏览

Ruby  C++  C  C#

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Ruby解析器的性能一向被人垢病，很多性能敏感的程序，都必须用C语言来编写，然后使用Ruby去调用C库。但糟糕的是，Ruby调用C库并不是一件轻松的活，需要你对Ruby的内部数据结构有比较深入的了解，甚至需要你仔细阅读Ruby相关的源代码，然后用C语言编程作为黏合剂，用Ruby特有的C API去给外部的C库增加一层封装。 

以上的过程，相当于你要打开Ruby解析器的内部进行API调用了，对程序员的要求很高。而且一旦Ruby内部的数据结构随着版本升级发生变动，你的这些黏合剂程序就必须重写。比方说现在Ruby 1.9出来以后，绝大部分Ruby的C扩展库统统无法正常编译。 

基于以上这些原因，给Ruby写C的扩展库一件非常痛苦的事情，而且也是Ruby社区程序员一直抱怨的问题之一。然而随着FFI的出现，我们即将告别这些痛苦的历史！ 

FFI即Foreign Function Interface，外部函数调用接口，并非Ruby独有的概念，只不过因为Ruby扩展库带来的痛苦，使得Ruby的FFI显得格外迫切。FFI最早已经在Rubinius虚拟机平台上实现了，随后在JRuby上面也得以实现，而今天：2008年11月1日，在Ruby官方版本的解析器Ruby 1.8.6/1.8.7和1.9版本上也可以使用FFI了。 

安装FFI很简单： 

 gem install ffi

使用FFI也很简单，比方说调用C语言标准库的printf函数，我们可以这样来写： 

 require 'ffi'
 module MyExtModule
   extend FFI::Library
   attach_function :printf, [:string], :void
 end

 MyExtModule.printf("Hello FFI\n")

用attach_fuction就可以把C语言标准库的printf函数绑定到ruby里面来了，后面的参数分别声明C函数的传入参数和返回值。如果需要引入其他C库，可以预先使用ffi_lib指定库的名称。(我使用ffi_lib未能绑定非标准库，有可能是FFI的bug？也有可能是我没有设置对？) 

有了FFI，在Ruby语言里面调用C库，就变成了一件异常轻松的事情，完全不需要ruby程序员再去吭哧吭哧啃C语言了，只要你手里捧着C库的API手册能看清楚函数的参数定义就够用了，然后你就可以直接在ruby里面随心所欲的调用它了，在调用之前，只需要用attach_function进行一次函数绑定声明即可。这对于整个ruby社区来说是一件非常棒的好消息。 

在FFI的源代码树的samples目录下面还有几个小例子，大家可以自己看看： http://kenai.com/projects/ruby-ffi/sources/723/show 

作为一个对比，我们来看看传统的ruby扩展库是如何调用C库的吧。以上面的为例，如果我们希望在ruby里面使用C库的printf函数，那么要先用ruby API的格式来写一段C代码去封装它： 

 #include

 static VALUE
 dummy_printf(VALUE self, VALUE format, VALUE num)
 {
     int rlt = printf(RSTRING_PTR(format), NUM2INT(num));
     return INT2FIX(rlt);
 }

 void Init_printf()
 {
     /* register the method to the Kernel module */
     rb_define_method(rb_mKernel, "dummy_printf",
                      RUBY_METHOD_FUNC(dummy_printf), 2);
 }

当然你必须对ruby.h里面定义的ruby内部数据结构和ruby内部的函数调用有充分的了解。然后你要创建一个extconf.rb文件： 

 require 'mkmf'
 create_makefile('printf')

运行这个文件：ruby extconf.rb，会创建出来编译这段C代码的Makefile，然后你再编译和安装，最终这个共享链接库会被拷贝到你的ruby的本地扩展库目录下面。最后你才可以在ruby里面调用这个封装好的dummy_printf方法。 

另外，对于通过FFI去调用比较复杂的C库的时候，会涉及到不同语言之间的数据类型转换问题，关于数据类型的对照表，以及FFI使用更详细的介绍请看张驰原(他也是rmmseg的作者)的文章： http://pluskid.lifegoo.com/?p=370