用示例来看C2Rust工具的使用和功能介绍

在这里插入图片描述

C2Rust可以将C语言的源代码转换成Rust语言的源代码。下面是一个简单的C语言代码示例，以及使用c2Rust工具将其转换为Rust安全代码的过程。

C语言源代码示例

// example.c
#include <stdio.h>

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int result = add(3, 4);
    printf("The result is %d\n", result);
    return 0;
}

使用c2Rust工具

安装c2Rust：
你需要先安装c2Rust。你可以按照c2Rust的官方GitHub页面上的指示进行安装。
运行c2Rust：
使用c2rust命令将C代码转换为Rust代码。假设你已经安装了c2rust，并且你的C代码文件名为example.c，你可以运行以下命令：
```
c2rust transpile example.c --output-dir output
```
这个命令会在output目录中生成相应的Rust代码。

生成的Rust代码

运行上述命令后，你会在output目录中找到一些文件。主要文件之一是example.rs，内容可能如下所示（注意，实际输出可能会有所不同，取决于c2rust的版本和具体的转换逻辑）：

// example.rs (Generated by c2rust)

// Note: This is auto-generated code. Do not edit directly.

#![allow(dead_code)]
#![allow(unused_imports)]
#![allow(unused_variables)]
#![allow(unused_mut)]
#![allow(unused_assignments)]
#![allow(unused_must_use)]
#![allow(non_snake_case)]
#![allow(non_camel_case_types)]
#![allow(non_upper_case_globals)]
#![allow(incomplete_features)]
#![feature(alloc_error_handler)]

#[macro_use]
extern crate c2rust_bitfields;

pub mod __c2rust_lib {
    #[repr(C)]
    #[derive(Copy, Clone)]
    pub struct __IncompleteArrayField<T>(pub *const T);
    impl <T> __IncompleteArrayField<T> {
        #[inline]
        pub unsafe fn as_ptr(&self) -> *const T {
            self.0
        }
        #[inline]
        pub unsafe fn as_mut_ptr(&mut self) -> *mut T {
            self.0 as *mut T
        }
        #[inline]
        pub unsafe fn as_slice(&self, len: usize) -> &[T] {
            ::std::slice::from_raw_parts(self.0, len)
        }
        #[inline]
        pub unsafe fn as_mut_slice(&mut self, len: usize) -> &mut [T] {
            ::std::slice::from_raw_parts_mut(self.0 as *mut T, len)
        }
    }
    impl <T> ::std::fmt::Debug for __IncompleteArrayField<T> {
        fn fmt(&self, f: &mut ::std::fmt::Formatter) -> ::std::fmt::Result {
            write!(f, "__IncompleteArrayField {{ ... }}")
        }
    }
    impl <T> ::std::default::Default for __IncompleteArrayField<T> {
        fn default() -> Self { __IncompleteArrayField::<T>(::std::ptr::null()) }
    }
}

#[no_mangle]
pub extern "C" fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
    return a + b;
}

#[no_mangle]
pub extern "C" fn main() -> i32 {
    let result: i32;
    unsafe {
        result = add(3i32, 4i32);
    };
    let _ = ::std::io::_print(
        ::std::ffi::CStr::from_bytes_with_nul(b"The result is \x00" as &[u8]).unwrap(),
        result,
    );
    return 0;
}

Rust代码说明

模块和宏导入：
- #[macro_use] extern crate c2rust_bitfields;：引入c2rust_bitfields宏，用于处理C语言中的位域。
- 引入标准库和其他必要的宏。
辅助结构体：
- pub mod __c2rust_lib：包含一些辅助结构体和函数，用于处理C到Rust转换中的特殊情况。
- __IncompleteArrayField<T>：用于处理C语言中不完全数组类型的结构体。
函数转换：
- #[no_mangle] pub extern "C" fn add(a: i32, b: i32) -> i32：将C语言的add函数转换为Rust的外部函数，保持其名称和签名不变。
- #[no_mangle] pub extern "C" fn main() -> i32：将C语言的main函数转换为Rust的外部函数。注意，Rust的main函数通常没有返回类型，但这里为了保持与C语言的一致性，使用extern "C"并指定返回类型为i32。
打印输出：
- 使用::std::io::_print来模拟C语言的printf功能。这是c2rust为了兼容C语言的输出而生成的代码。

手动修改成Rust安全代码

将上面由c2rust生成的Rust代码转换为更安全的Rust代码，我们需要做一些调整。特别是，我们要避免使用unsafe块，并且要使用Rust的标准库函数来替代C风格的函数。此外，Rust的main函数不应该有返回类型（除非你在编写裸函数或操作系统级别的代码）。

下面是转换后的Rust代码：

fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
    a + b
}

fn main() {
    let result = add(3, 4);
    println!("The result is {}", result);
}

说明：

函数定义：
- fn add(a: i32, b: i32) -> i32：这是一个普通的Rust函数，接受两个i32类型的参数，并返回一个i32类型的结果。这个函数是安全的，因为它没有使用任何不安全的功能。
main函数：
- fn main()：Rust的main函数不应该有返回类型。它是程序的入口点。
- let result = add(3, 4);：调用add函数，并将结果存储在变量result中。
- println!("The result is {}", result);：使用Rust的标准输出函数println!来打印结果。这是安全的，并且更符合Rust的风格。
移除unsafe块：
- 原始代码中使用了unsafe块来调用add函数和进行打印。在转换后的代码中，我们完全移除了这些unsafe块，因为add函数是安全的，并且println!也是安全的。
移除外部链接：
- 原始代码中的函数使用了#[no_mangle]和extern "C"属性，这些是为了保持与C语言的兼容性。在纯Rust代码中，这些属性是不必要的，因此我们已经移除了它们。
依赖管理：
- 转换后的代码不依赖于任何外部库（除了Rust标准库），因此不需要额外的依赖管理。

通过上述调整，我们得到了一个更简洁、更安全且更符合Rust风格的代码示例。这个代码示例可以直接在Rust环境中编译和运行，而不需要任何额外的配置或依赖。

C2Rust功能说明

C2Rust是一个帮助将C99兼容代码迁移到Rust语言的工具。以下是关于C2Rust的详细介绍：

一、主要功能

C到Rust的翻译器：
- C2Rust的翻译器会产生与输入C代码紧密对应的不安全（unsafe）Rust代码。
- 翻译器的主要目标是生成功能上与输入C代码相同的代码，而不是生成安全或符合Rust习惯的代码。
- C2Rust团队认为，使用专门的重构工具逐步重写翻译后的Rust代码是更好的方法。
Rust代码重构工具：
- C2Rust提供了一些重构工具，但一些重构工作需要手工完成，这可能会引入错误。
- C2Rust提供了clang和rustc的插件，允许编译和运行两个二进制文件，并检查它们的行为是否相同（在函数调用的层面上）。
交叉检查工具：
- C2Rust还提供了交叉检查工具，用于交叉检查C代码与新Rust代码的执行情况，以确保它们在功能上是相同的。

二、技术特点

支持C99标准：C2Rust的翻译器专注于支持C99标准。
使用clang进行解析和类型检查：C源代码在使用C2Rust的工具进行翻译之前，会使用clang进行解析和类型检查。
开源项目：C2Rust是一个开源项目，源代码和使用说明可以在其Git仓库中找到。
安装便捷：C2Rust可以从crates.io安装，也可以直接从Git仓库安装。但安装前需要确保系统上安装了LLVM 7或更高版本及其对应的clang编译器和库、Python 3.6或更高版本、CMake 3.4.3或更高版本，以及openssl（1.0）。