Rust导出Python/Node.js可用的DLL库

在处理一些计算密集型，或者系统交互较多的时候，使用编译后的程序，动态库效率会高不少，而且把相应功能封装成动态库可以便于复用，隐藏脚本语言的实现细节

一般制作DLL都是用C/C++等语言来写，不过现在又多了一种选择——Rust

创建项目：

cargo new toolib --lib

修改lib.rs文件，计算斐波那契数列：

fn fib(n: i32) -> i32 {
    match n {
        0 => 0,
        1 => 1,
        _ => fib(n - 1) + fib(n - 2),
    }
}

#[no_mangle]
pub extern fn fibonacci(n: i32) -> i32 {
    let r: i32 = fib(n);
    return r
}

pub关键字说明可以在模块外部调用该函数，extern让这个函数符合 C 调用函数的约束，另外，rust在编译时会改变函数的名称，为了让外部能够访问到这个函数，所以使用#[no_mangle]属性使编译器不修改函数的名称

在Cargo.toml 中添加一个属性：

[lib]
name = "orz"
crate-type = ["cdylib"]

编译DLL

cargo build --release

使用 Python 调用：

import time
from ctypes import cdll

lib = cdll.LoadLibrary("target/release/toolib.dll")

t1 = time.time()
result = lib.fibonacci(35)
t2 = time.time()

print("====== Rust ======")
print("use time: " + str(round(t2 - t1, 2)) + "s")
print("result is: " + str(result))

def F(n):
    if n == 0: return 0
    elif n == 1: return 1
    else: return F(n-1)+F(n-2)

t1 = time.time()
result = F(35)
t2 = time.time()

print("====== Python ======")
print("use time: " + str(round(t2 - t1, 2)) + "s")
print("result is: " + str(result))

运行：

λ python load.py
====== Rust ======
use time: 0.08s
result is: 9227465
====== Python ======
use time: 6.59s
result is: 9227465

λ node load.js
====== Rust ======
use time: 0.07s
result is:  9227465
done!
====== Node.js ======
use time: 0.18s
result is:  9227465

等等，Node.js 怎么比 Python 快这么多，这有点不科学，搜索后知道是 JIT compiler 的原因，Node.js运行时发现重复循环的代码块，会把它编译成汇编代码，Python默认解释器老老实实的运行代码，所以有很大的速度差异

换用Pypy编译试试：

====== Rust ======
use time: 0.09s
result is: 9227465
====== Python ======
use time: 0.29s
result is: 9227465

嗯，还差一丢丢，不过已经在一个量级了

后注：

crate_type 可选值有好几个，如：bin, lib, dylib, staticlib, cdylib等，具体解释可以参考Linkage

我在看的时候，比较疑惑dylib与cdylib，因为文档上都标注了可以被外部程序或库调用，而且编译出的dll文件，经过测试，都是可以使用的，那么区别是什么呢

文末参考2的rfcs链接中有详细的介绍，如下罗列一下区别：

Metadata： dylib保留有一些元数据，cdylib没有
Symbol visibility：符号能见度，dylib打出的dll文件里有很多ABI函数，cdylib则只导出用户指定的函数
LTO：“LTO - this will disallowed for rdylibs, but enabled for cdylibs.” （注：不懂）
Linkage： dylib默认会自动链接标准库，cdylib默认会自动链接所有依赖

使用Dependency Walker工具查看符号能见度

rust dll

另外，使用编译的cdylib风格的DLL明显比dylib风格的DLL小很多，本例中，dylib大小为885kb，cdylib的大小为10kb，体积有大幅的减小

参考：