QRust（一） 简介

QRust是一个开源组件，是Qt和Rust两种语言的混合编程中间件，是Qt调用Rust函数的支持技术。

QRust来源于工具软件OnTheSSH，OnTheSSH软件由Qt和Rust两种语言共同构建，Rust实现了SSH通讯底层协议，Qt搭建程序界面，Qt调用Rust的技术需求催生出了QRust。

一个使用QRust的例子：

Rust端:

fn invoke(fun_name: &str, mut args: Vec<&[u8]>) -> Result<Option<Vec<u8>>>
{
    match fun_name
    {
        ……
        "foo2" =>
        {
            let a1 = de::from_pack(args.pop().unwrap())?;  //反序列化获得参数1
            let a2 = de::from_pack(args.pop().unwrap())?;  //反序列化获得参数2
            let a3 = de::from_pack(args.pop().unwrap())?;  //反序列化获得参数3
 
            let ret = api::foo2(a1, a2, a3);    //调用函数foo2，得到返回值
            let pack = ser::to_pack(&ret)?;     //序列化返回值
            Ok(Some(pack))
        }
        ……
    }
}

在上面的代码中，通过匹配字符串”foo2″定位到函数api::foo2()，传入三个反序列化得到的参数，并将函数返回值序列化后返回。

Qt端:

Rust rust("foo2");  //声明要调用的Rust函数foo2
 
//参数 1
QList<qint32> a1 = {100};
QByteArray ba1 = QRust_Ser::pack_list_i32(&a1);  //序列化
//参数 2
QHash<qint32, QString> a2 = {{1, "abcde"}};
QByteArray ba2 = QRust_Ser::pack_hi_str(&a2);  //序列化
//参数 3
QHash<QString, QString> a3 = {{"a", "12345中文"}};
QByteArray ba3 = QRust_Ser::pack_hs_str(&a3);  //序列化
 
rust.call(ba1, ba2, ba3);  //调用函数并传参
 
QHash<QString, QString> ret;  //声明返回值
QRust_De::upack_hs_str(rust.pop(), &ret);  //反序列化获得返回值

在上面的代码中，声明要调用的Rust端函数foo2，序列化并传递三个参数，函数调用后反序列化获得返回值。在示例中，实现了三种复杂数据类型的转换：

QRust能带来什么？

混合语言编程总是一项具有挑战性的任务，在C/C++和Rust语言之间，Rust调用C函数相对容易一些，在Rust的底层中就存在着大量的用unsafe包裹的C函数的调用语句。反过来C调用Rust就相对复杂一些，特别是传递复杂的参数时，比如集合、自定义的struct、堆上存放的数据，这种场景马上会带来指数级的复杂性和恐怖的代码出错率。

在OnTheSSH的早期版本中，采用了另一种简单的技术实现，Qt以TCP/Socket方式调用Rust服务，通过JSON封装数据，这种方式非常容易实现，但也存在以下问题：

• 凭空多出了TCP服务，不仅占用资源，在一些环境中还会触发安全提示，对于使用者不是很友好。
• Socket是网络调用，相比进程内调用性能差了很多。
• 代码中存在大量的JSON相关的序列化和反序列化语句，显得有些啰里啰唆。

因此需要使用更好的技术来解决以上问题，但Qt调用Rust存在两个技术难点：

• Qt怎样方便的调用Rust函数，以什么形式调用？
• 种类众多且复杂的数据类型怎样方便的从Qt传递到Rust，然后从Rust传回Qt？

部分编程语言（如Java）具有运行时的反射机制，可以获得内存中对象的类型和值，能动态调用函数，是进行混合编程的利器。但C++和Rust都没有运行时反射机制（由语言哲学决定），很难在C++和Rust中动态获得或解析变量类型。

在Rust的语言规范中，C语言调用Rust函数有一套接口FFI，但这里我不想介绍FFI因为它太复杂，并不是理想的解决方案。

QRust是为解决以上问题的一种折中的技术实现，它的设计思想体现在这几个方面：

• 降低FFI接口的复杂性，让使用者通过基础的少量的学习，即可掌握Qt对Rust的调用技术。
• 减少序列化和反序列化的代码量。
• 推行实用主义，不追求具有反射能力的完全自动化，也不刻意追求复杂数据类型的传递能力，在Qt和Rust语言的有限条件下，最大限度的提供混合编程的能力。
• 契合Qt和Rust的规范和习惯，比如在序列化和反序列化技术上，Rust选用标准的serde框架，Qt选用QMetaObject技术来实现struct的遍历和读写。

下载QRust源码

QRust Source Code – onthessh.com