青青一颗小草
更新: 初稿刚发布还没几个小时我意识到我的 PHP 基准测试是错的。为公平起见我已经更新了 PHP 和 Rust 的版本。你可以在 GitHub 仓库里看到変更（链接在底部）。
去年十月，我和 Etsy 的同事有过一个关于如何为像PHP样的解释性语言写拓展的讨论，Ruby或Python目前的状况应该会比PHP容易。我们谈到了写一个成功创建扩展的障碍是它们通常需要用C来写，但是如果你不擅长C这门语言的话很难有那个信心。
从那时起我便萌生了用Rust写一个的想法，过去的几天一直在尝试。今天上午我终于让它运行了。
C或PHP中的Rust
我的基本出发点就是写一些可以编译的Rust代码到一个库里面，并写为它一些C的头文件，在C中为被调用的PHP做一个拓展。虽然并不是很简单，但是很有趣。
Rust FFI（foreign function interface）
我所做的第一件事情就是摆弄Rust与C连接的Rust的外部函数接口。我曾用简单的方法（hello_from_rust）写过一个灵活的库，伴有单一的声明（a pointer to a C char, otherwise known as a string），如下是输入后输出的“Hello from Rust”。
//?hello_from_rust.rs
#![crate_type?=?"staticlib"]
#![feature(libc)]
extern?crate?libc;
use?std::ffi::CStr;
#[no_mangle]
pub?extern?"C"?fn?hello_from_rust(name:?*const?libc::c_char)?{
????let?buf_name?=?unsafe?{?CStr::from_ptr(name).to_bytes()?};
????let?str_name?=?String::from_utf8(buf_name.to_vec()).unwrap();
????let?c_name???=?format!("Hello?from?Rust,?{}",?str_name);
????println!("{}",?c_name);
}
我从C（或其它！）中调用的Rust库拆分它。这有一个接下来会怎样的很好的解释。
编译它会得到.a的一个文件，libhello_from_rust.a。这是一个静态的库，包含它自己所有的依赖关系，而且我们在编译一个C程序的时候链接它，这让我们能做后续的事情。注意：在我们编译后会得到如下输出：
note:?link?against?the?following?native?artifacts?when?linking?against?this?static?library note:?the?order?and?any?duplication?can?be?significant?on?some?platforms,?and?so?may?need?to?be?preserved note:?library:?Systemnote:?library:?pthread note:?library:?c note:?library:?m
这就是Rust编译器在我们不使用这个依赖的时候所告诉我们需要链接什么。
从C中调用Rust
既然我们有了一个库，不得不做两件事来保证它从C中可调用。首先，我们需要为它创建一个C的头文件，hello_from_rust.h。然后在我们编译的时候链接到它。
下面是头文件：
//?hello_from_rust.h #ifndef?__HELLO #define?__HELLO void?hello_from_rust(const?char?*name); #endif
这是一个相当基础的头文件，仅仅为了一个简单的函数提供签名/定义。接着我们需要写一个C程序并使用它。
//?hello.c
#include?<stdio.h>
#include?<stdlib.h>
#include?"hello_from_rust.h"
int?main(int?argc,?char?*argv[])?{
????hello_from_rust("Jared!");
}
我们通过运行一下代码来编译它：
gcc?-Wall?-o?hello_c?hello.c?-L?/Users/jmcfarland/code/rust/php-hello-rust?-lhello_from_rust?-lSystem?-lpthread?-lc?-lm
注意在末尾的-lSystem?-lpthread?-lc?-lm告诉gcc不要链接那些“本地的古董”，为了当编译我们的Rust库时Rust编译器可以提供出来。
经运行下面的代码我们可以得到一个二进制的文件：
$?./hello_c Hello?from?Rust,?Jared!
漂亮！我们刚才从C中调用了Rust库。现在我们需要理解Rust库是如何进入一个PHP扩展的。
从 php 中调用 c
该部分花了我一些时间来弄明白，在这个世界上，该文档在 php 扩展中并不是最好的。最好的部分是来自绑定一个脚本 ext_skel 的 php 源（大多数代表“扩展骨架”）即生成大多数你需要的样板代码。为了让代码运行，我十分努力地学习 php 文档，“扩展骨骼”。
你可以通过下载来开始，和未配额的 php 源，把代码写进 php 目录并且运行：
$?cd?ext/
$?./ext_skel?–extname=hello_from_rust
这将生成需要创建 php 扩展的基本骨架。现在，移动你处处想局部地保持你的扩展的文件夹。并且移动你的
.rust 源
.rust库
.c header
进入同一个目录。因此，现在你应该看看像这样的一个目录：
.
├──?CREDITS
├──?EXPERIMENTAL
├──?config.m4
├──?config.w32
├──?hello_from_rust.c
├──?hello_from_rust.h
├──?hello_from_rust.php
├──?hello_from_rust.rs
├──?libhello_from_rust.a
├──?php_hello_from_rust.h
└──?tests
└──?001.phpt
一个目录，11个文件
你可以在 php docs 在上面看到关于这些文件很好的描述。建立一个扩展的文件。我们将通过编辑 config.m4 来开始吧。
不解释，下面就是我的成果：
PHP_ARG_WITH(hello_from_rust,?for?hello_from_rust?support, [??--with-hello_from_rust?????????????Include?hello_from_rust?support]) if?test?"$PHP_HELLO_FROM_RUST"?!=?"no";?then ??PHP_SUBST(HELLO_FROM_RUST_SHARED_LIBADD) ??PHP_ADD_LIBRARY_WITH_PATH(hello_from_rust,?.,?HELLO_FROM_RUST_SHARED_LIBADD) ??PHP_NEW_EXTENSION(hello_from_rust,?hello_from_rust.c,?$ext_shared) fi
正如我所理解的那样，这些是基本的宏命令。但是有关这些宏命令的文档是相当糟糕的（比如：google”PHP_ADD_LIBRARY_WITH_PATH”并没有出现PHP团队所写的结果）。我偶然这个PHP_ADD_LIBRARY_PATH宏命令在有些人所谈论的在一个PHP拓展里链接一个静态库的先前的线程里。在评论中其它的推荐使用的宏命令是在我运行ext_skel后产生的。
既然我们进行了配置设置，我们需要从PHP脚本中实际地调用库。为此我们得修改自动生成的文件，hello_from_rust.c。首先我们添加hello_from_rust.h头文件到包含命令中。然后我们要修改confirm_hello_from_rust_compiled的定义方法。
#include?"hello_from_rust.h"
//?a?bunch?of?comments?and?code?removed...
PHP_FUNCTION(confirm_hello_from_rust_compiled)
{
????char?*arg?=?NULL;
????int?arg_len,?len;
????char?*strg;
????if?(zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS()?TSRMLS_CC,?"s",?&arg,?&arg_len)?==?FAILURE)?{
????????return;
????}
????hello_from_rust("Jared?(from?PHP!!)!");
????len?=?spprintf(&strg,?0,?"Congratulations!?You?have?successfully?modified?ext/%.78s/config.m4.?Module?%.78s?is?now?compiled?into?PHP.",?"hello_from_rust",?arg);
????RETURN_STRINGL(strg,?len,?0);
}
注意：我添加了hello_from_rust(“Jared (fromPHP!!)!”);。
现在，我们可以试着建立我们的扩展：
$?phpize
$?./configure
$?sudo?make?install
就是它，生成我们的元配置，运行生成的配置命令，然后安装该扩展。安装时，我必须亲自使用sudo，因为我的用户并不拥有安装目录的 php 扩展。
现在，我们可以运行它啦！
$?php?hello_from_rust.php
Functions?available?in?the?test?extension:
confirm_hello_from_rust_compiled
Hello?from?Rust,?Jared?(from?PHP!!)!
Congratulations!?You?have?successfully?modified?ext/hello_from_rust/config.m4.?Module?hello_from_rust?is?now?compiled?into?PHP.
Segmentation?fault:?11
还不错，php 已进入我们的 c 扩展，看到我们的应用方法列表并且调用。接着，c 扩展已进入我们的 rust 库，开始打印我们的字符串。那很有趣！但是……那段错误的结局发生了什么？
正如我所提到的，这里是使用了 Rust 相关的 println! 宏，但是我没有对它做进一步的调试。如果我们从我们的 Rust 库中删除并返回一个 char* 替代，段错误就会消失。
这里是 Rust 的代码：
#![crate_type?=?"staticlib"]
#![feature(libc)]
extern?crate?libc;
use?std::ffi::{CStr,?CString};
#[no_mangle]
pub?extern?"C"?fn?hello_from_rust(name:?*const?libc::c_char)?->?*const?libc::c_char?{
????let?buf_name?=?unsafe?{?CStr::from_ptr(name).to_bytes()?};
????let?str_name?=?String::from_utf8(buf_name.to_vec()).unwrap();
????let?c_name???=?format!("Hello?from?Rust,?{}",?str_name);
????CString::new(c_name).unwrap().as_ptr()
}
并变更 C 头文件：
#ifndef?__HELLO #define?__HELLO const?char?*?hello_from_rust(const?char?*name); #endif
还要变更 C 扩展文件：
PHP_FUNCTION(confirm_hello_from_rust_compiled)
{
????char?*arg?=?NULL;
????int?arg_len,?len;
????char?*strg;
????if?(zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS()?TSRMLS_CC,?"s",?&arg,?&arg_len)?==?FAILURE)?{
????????return;
????}
????char?*str;
????str?=?hello_from_rust("Jared?(from?PHP!!)!");
????printf("%s/n",?str);
????len?=?spprintf(&strg,?0,?"Congratulations!?You?have?successfully?modified?ext/%.78s/config.m4.?Module?%.78s?is?now?compiled?into?PHP.",?"hello_from_rust",?arg);
????RETURN_STRINGL(strg,?len,?0);
}
无用的微基准
那么为什么你还要这样做？我还真的没有在现实世界里使用过这个。但是我真的认为斐波那契序列算法就是一个好的例子来说明一个PHP拓展如何很基本。通常是直截了当（在Ruby中）：
def?fib(at)?do ????if?(at?==?1?||?at?==?0) ????????return?at ????else ????????return?fib(at?-?1)?+?fib(at?-?2) ????end end
而且可以通过不使用递归来改善这不好的性能：
def?fib(at)?do ????if?(at?==?1?||?at?==?0) ????????return?at ????elsif?(val?=?@cache[at]).present? ????????return?val?? ????end ????total??=?1 ????parent?=?1 ????gp?????=?1 ????(1..at).each?do?|i| ????????total??=?parent?+?gp ????????gp?????=?parent ????????parent?=?total ????end ????return?total end
那么我们围绕它来写两个例子，一个在PHP中，一个在Rust中。看看哪个更快。下面是PHP版：
def?fib(at)?do ????if?(at?==?1?||?at?==?0) ????????return?at ????elsif?(val?=?@cache[at]).present? ????????return?val?? ????end ????total??=?1 ????parent?=?1 ????gp?????=?1 ????(1..at).each?do?|i| ????????total??=?parent?+?gp ????????gp?????=?parent ????????parent?=?total ????end ????return?total end
这是它的运行结果：
$?time?php?php_fib.php real????0m2.046s user????0m1.823s sys?0m0.207s
现在我们来做Rust版。下面是库资源：
#![crate_type?=?"staticlib"]
fn?fib(at:?usize)?->?usize?{
????if?at?==?0?{
????????return?0;
????}?else?if?at?==?1?{
????????return?1;
????}
????let?mut?total??=?1;
????let?mut?parent?=?1;
????let?mut?gp?????=?0;
????for?_?in?1?..?at?{
????????total??=?parent?+?gp;
????????gp?????=?parent;
????????parent?=?total;
????}
????return?total;
}
#[no_mangle]
pub?extern?"C"?fn?rust_fib(at:?usize)?->?usize?{
????fib(at)
}
注意，我编译的库rustc – O rust_lib.rs使编译器优化（因为我们是这里的标准）。这里是C扩展源（相关摘录）：
PHP_FUNCTION(confirm_rust_fib_compiled)
{
????long?number;
????if?(zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS()?TSRMLS_CC,?"l",?&number)?==?FAILURE)?{
????????return;
????}
????RETURN_LONG(rust_fib(number));
}
运行ＰＨＰ脚本：
<?php
$br?=?(php_sapi_name()?==?"cli")??"":"<br>";
if(!extension_loaded('rust_fib'))?{
????dl('rust_fib.'?.?PHP_SHLIB_SUFFIX);
}
for?($i?=?0;?$i?<?100000;?$i?++)?{
????confirm_rust_fib_compiled(92);
}
?>
这就是它的运行结果：
$?time?php?rust_fib.php real????0m0.586s user????0m0.342s sys?0m0.221s
你可以看见它比前者快了三倍！完美的Rust微基准！
总结
这里几乎没有得出什么结论。我不确定在Rust上写一个PHP的扩展是一个好的想法，但是花费一些时间去研究Rust，PHP和C，这是一个很好的方式。
如果你希望查看所有代码或者查看更改记录，可以访问GitHub Repo。
