libffi-devel詳解

一、介紹

libffi是一個C語言庫，它提供了一些介面函數，使得在C語言中調用其他語言的代碼成為可能。要實現這一功能，libffi主要提供了以下幾個介面函數：

/* 用於獲取一個函數指針 */
void *ffi_prep_closure_loc(ffi_closure *closure,
                            ffi_cif *cif,
                            void (*fun)(ffi_cif*,void*,void**,void*),
                            void *user_data,
                            void *codeloc);

/* 用於設置外部函數的參數和返回值 */
void ffi_call(ffi_cif *cif,
              void (*fn)(void), /* 被調用的外部函數 */
              void *rvalue,
              void **avalue);

/* 用於分配和釋放CIF描述符 */
ffi_status ffi_prep_cif(ffi_cif *cif,
                        ffi_abi abi,
                        unsigned int nargs,
                        ffi_type *rtype,
                        ffi_type **atypes);

void ffi_free_cif(ffi_cif *cif);

二、應用

下面我們介紹一些在實際開發中可能用到的使用libffi的場景。

1. 在C語言中調用Python代碼

可以使用libffi來調用Python代碼中的函數。假設Python代碼中定義了如下函數：

def add(a, b):
    return a + b

可以通過以下方式在C語言中調用這個函數：

#include <stdio.h>
#include <ffi.h>
#include <Python.h>

int main() {
    Py_Initialize();

    /* 獲取Python模塊和函數對象 */
    PyObject *module = PyImport_ImportModule("test");
    PyObject *func = PyObject_GetAttrString(module, "add");

    /* 定義函數參數類型 */
    ffi_type *arg_types[2] = {&ffi_type_sint, &ffi_type_sint};
    ffi_cif cif;
    ffi_prep_cif(&cif, FFI_DEFAULT_ABI, 2, &ffi_type_sint, arg_types);

    /* 準備參數 */
    int a = 1, b = 2;
    void *args[2] = {&a, &b};

    /* 調用函數 */
    int result;
    ffi_call(&cif, FFI_FN(func), &result, args);

    /* 列印結果 */
    printf("%d\n", result);

    Py_Finalize();
    return 0;
}

2. 在C語言中調用Java代碼

如果需要在C語言中調用Java代碼，可以使用JNI進行實現。但是在某些場景下，可能需要動態載入Java類並調用其中的方法。這時可以使用libffi來實現。假設有一個Java類：

public class Test {
    public static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

可以通過以下方式在C語言中動態載入這個Java類並調用其中的方法：

#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>
#include <ffi.h>
#include <jni.h>

int main() {
    void *libjvm = dlopen("/usr/lib/jvm/java-8-openjdk-amd64/jre/lib/amd64/server/libjvm.so", RTLD_LAZY);
    if (!libjvm) {
        printf("Failed to load jvm\n");
        return 1;
    }

    int (*JNI_CreateJavaVM)(JavaVM **pvm, JNIEnv **env, void *vm_args) = dlsym(libjvm, "JNI_CreateJavaVM");
    if (!JNI_CreateJavaVM) {
        printf("Failed to locate JNI_CreateJavaVM\n");
        return 1;
    }

    JavaVM *jvm;
    JNIEnv *env;
    JavaVMInitArgs vm_args;
    JavaVMOption options[1];
    options[0].optionString = "-Djava.class.path=" "/path/to/test.jar";
    vm_args.version = JNI_VERSION_1_8;
    vm_args.nOptions = 1;
    vm_args.options = options;
    vm_args.ignoreUnrecognized = JNI_FALSE;
    JNI_CreateJavaVM(&jvm, &env, &vm_args);

    /* 獲取Test類和add方法 */
    jclass cls = (*env)->FindClass(env, "Test");
    jmethodID mid = (*env)->GetStaticMethodID(env, cls, "add", "(II)I");

    /* 定義函數參數類型 */
    ffi_type *arg_types[2] = {&ffi_type_sint, &ffi_type_sint};
    ffi_cif cif;
    ffi_prep_cif(&cif, FFI_DEFAULT_ABI, 2, &ffi_type_sint, arg_types);

    /* 準備參數 */
    int a = 1, b = 2;
    void *args[2] = {&a, &b};

    /* 調用函數 */
    int result;
    ffi_call(&cif, FFI_FN(mid), &result, args);

    /* 列印結果 */
    printf("%d\n", result);

    (*jvm)->DestroyJavaVM(jvm);

    return 0;
}

3. 動態調用外部函數

有時候需要在程序運行時動態地載入某個共享庫並調用其中的函數。可以使用libffi來實現這一功能。假設有如下共享庫：

#include <stdio.h>

void add(int a, int b) {
    printf("%d\n", a + b);
}

可以通過以下方式在C語言中動態載入這個共享庫並調用其中的函數：

#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>
#include <ffi.h>

int main() {
    void *lib = dlopen("/path/to/libadd.so", RTLD_LAZY);
    if (!lib) {
        printf("Failed to load libadd.so\n");
        return 1;
    }

    /* 獲取add函數 */
    void (*add_func)(int, int) = dlsym(lib, "add");
    if (!add_func) {
        printf("Failed to locate add function\n");
        return 1;
    }

    /* 定義函數參數類型 */
    ffi_type *arg_types[2] = {&ffi_type_sint, &ffi_type_sint};
    ffi_cif cif;
    ffi_prep_cif(&cif, FFI_DEFAULT_ABI, 2, &ffi_type_void, arg_types);

    /* 準備參數 */
    int a = 1, b = 2;
    void *args[2] = {&a, &b};

    /* 調用函數 */
    ffi_call(&cif, FFI_FN(add_func), NULL, args);

    dlclose(lib);

    return 0;
}

三、使用建議

使用libffi需要對目標函數/方法的參數和返回值類型進行準確的描述，並且需要確保函數指針和參數列表匹配。因此，在使用libffi進行開發時，建議在代碼中增加必要的注釋，以方便後續維護。

四、總結

本文介紹了libffi的實現原理和應用，包括在C語言中調用Python代碼、在C語言中調用Java代碼、動態調用外部函數等多個方面。建議在使用libffi進行開發時，增加必要的注釋，以方便後續維護。