对于涉及 FFI 的函数,您可以做两件事: 1) 编组:这意味着将函数转换为可以通过 FFI 导出的类型。这由FunPtr
. 2) 导出:这意味着为非 Haskell 代码创建一个调用 Haskell 函数的方法。
您的 FFI 类有助于编组,首先我创建了一些如何编组函数的示例实例。
这是未经测试的,但它可以编译,我希望它可以工作。首先,让我们稍微改变一下类:
class FFI basic ffitype | basic -> ffitype, ffitype -> basic where
toFFI :: basic -> IO ffitype
fromFFI :: ffitype -> IO basic
freeFFI :: ffitype -> IO ()
这表示给定“基本”或“ffitype”的类型,另一个是固定的[1]。这意味着不再可能将两个不同的值编组为同一类型,例如,您不能再同时拥有两者
instance FFI Int CInt where
instance FFI Int32 CInt where
这样做的原因是因为freeFFI
不能像你定义的那样使用它;无法确定仅从 ffitype 中选择哪个实例。或者,您可以将类型更改为freeFFI :: ffitype -> basic -> IO ()
, 或 (更好?) freeFFI :: ffitype -> IO basic
。那么你根本不需要基金。
分配 FunPtr 的唯一方法是使用“外部导入”语句,该语句仅适用于完全实例化的类型。您还需要启用ForeignFunctionInterface
扩展。因此toFFI
,应该返回 a 的函数IO (FunPtr x)
不能在函数类型上具有多态性。换句话说,你需要这个:
foreign import ccall "wrapper"
mkIntFn :: (Int32 -> Int32) -> IO (FunPtr (Int32 -> Int32))
foreign import ccall "dynamic"
dynIntFn :: FunPtr (Int32 -> Int32) -> (Int32 -> Int32)
instance FFI (Int32 -> Int32) (FunPtr (Int32 -> Int32)) where
toFFI = mkIntFn
fromFFI = return . dynIntFn
freeFFI = freeHaskellFunPtr
对于您要编组的每种不同的函数类型。您还需要FlexibleInstances
此实例的扩展名。FFI 施加了一些限制:每种类型都必须是可编组的外部类型,函数返回类型必须是可编组的外部类型或返回可编组的外部类型的 IO 操作。
对于不可编组的类型(例如字符串),您需要稍微复杂一些的东西。首先,由于编组发生在 IO 中,您只能编组导致 IO 操作的函数。如果要编组纯函数,例如 (String -> String),则需要将它们提升为 (String -> IO String) 形式。 [2] 让我们定义两个助手:
wrapFn :: (FFI a ca, FFI b cb) => (a -> IO b) -> (ca -> IO cb)
wrapFn fn = fromFFI >=> fn >=> toFFI
unwrapFn :: (FFI a ca, FFI b cb) => (ca -> IO cb) -> (a -> IO b)
unwrapFn fn a = bracket (toFFI a) freeFFI (fn >=> fromFFI)
这些将函数的类型转换为适当的编组值,例如wrapStrFn :: (String -> IO String) -> (CString -> IO CString); wrapStrFn = wrapFn
. 请注意,unwrapFn
使用“Control.Exception.bracket”来确保在发生异常时释放资源。忽略这一点,你可以写unwrapFn fn = toFFI >=> fn >=> fromFFI
;查看与 wrapFn 的相似性。
现在我们有了这些助手,我们可以开始编写实例了:
foreign import ccall "wrapper"
mkStrFn :: (CString -> IO CString) -> IO (FunPtr (CString -> IO CString))
foreign import ccall "dynamic"
dynStrFn :: FunPtr (CString -> IO CString) -> (CString -> IO CString)
instance FFI (String -> IO String) (FunPtr (CString -> IO CString)) where
toFFI = mkStrFn . wrapFn
fromFFI = return . unwrapFn . dynStrFn
freeFFI = freeHaskellFunPtr
和以前一样,不可能使这些函数多态,这导致我对这个系统最大的保留。这是很多开销,因为您需要为每种类型的函数创建单独的包装器和实例。除非您要进行大量功能编组,否则我会严重怀疑是否值得付出努力。
这就是你可以编组函数的方式,但是如果你想让它们可用于调用代码怎么办?另一个过程是导出函数,我们已经开发了大部分必要的东西。
导出的函数必须具有可编组的类型,就像FunPtr
s. 我们可以简单地重复使用wrapFn
来做到这一点。要导出一些函数,您需要做的就是用它们包装wrapFn
并导出包装后的版本:
f1 :: Int -> Int
f1 = (+2)
f2 :: String -> String
f2 = reverse
f3 :: String -> IO Int
f3 = return . length
foreign export ccall f1Wrapped :: CInt -> IO CInt
f1Wrapped = wrapFn (return . f1)
foreign export ccall f2Wrapped :: CString -> IO CString
f2Wrapped = wrapFn (return . f2)
foreign export ccall f3Wrapped :: CString -> IO CInt
f3Wrapped = wrapFn f3
不幸的是,此设置仅适用于单参数函数。为了支持所有功能,让我们创建另一个类:
class ExportFunction a b where
exportFunction :: a -> b
instance (FFI a ca, FFI b cb) => ExportFunction (a->b) (ca -> IO cb) where
exportFunction fn = (wrapFn (return . fn))
instance (FFI a ca, FFI b cb, FFI d cd) => ExportFunction (a->b->d) (ca->cb->IO cd) where
exportFunction fn = \ca cb -> do
a <- fromFFI ca
b <- fromFFI cb
toFFI $ fn a b
现在我们可以使用exportFunction
带有 1 个和 2 个参数的函数:
f4 :: Int -> Int -> Int
f4 = (+)
f4Wrapped :: CInt -> CInt -> IO CInt
f4Wrapped = exportFunction f4
foreign export ccall f4Wrapped :: CInt -> CInt -> IO CInt
f3Wrapped2 = :: CString -> IO CInt
f3Wrapped2 = exportFunction f3
foreign export ccall f3Wrapped2 :: CString -> IO CInt
f3Wrapped2 = exportFunction f3
现在您只需要编写更多的实例ExportFunction
来自动将任何函数转换为适当的类型以进行导出。我认为这是最好的,无需使用某种类型的预处理器或 unsafePerformIO。
[1] 从技术上讲,我认为不需要“basic -> ffitype”fundep,因此您可以删除它以使一种基本类型能够映射到多个 ffitype。这样做的一个原因是将所有大小的整数映射到整数,尽管toFFI
实现会是有损的。
[2] 略微简化。您可以将函数编组为String -> String
FFI 类型的CString -> IO CString
. 但是现在由于返回类型中的 IO,您无法将CString -> IO CString
函数转换回。String -> String