面试题：Rust调用C代码时的错误处理机制

1. 错误类型

C函数返回错误码：C函数通常通过返回特定的错误码来表示操作失败。例如，open函数在失败时返回 -1。
内存分配失败：C的malloc等内存分配函数可能因为系统内存不足而失败，返回NULL。
未定义行为：比如在C代码中访问越界内存，在Rust调用时也可能导致程序崩溃。
类型不匹配：Rust和C的数据类型表示可能不同，例如不同平台下int的大小不同，如果传递参数或返回值时类型不匹配，会导致错误。

2. 在Rust中捕获并处理错误

C函数返回错误码

假设我们有一个简单的C函数add_numbers，如果输入的数字为负数则返回错误码：

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

// 返回两个数的和，如果输入为负数返回 -1
int add_numbers(int a, int b) {
    if (a < 0 || b < 0) {
        return -1;
    }
    return a + b;
}

在Rust中调用：

extern crate libc;
use std::ffi::CString;
use std::os::raw::c_int;

extern "C" {
    fn add_numbers(a: c_int, b: c_int) -> c_int;
}

fn main() {
    let result = unsafe { add_numbers(2, 3) };
    if result == -1 {
        eprintln!("Error: negative numbers not allowed");
    } else {
        println!("The result is: {}", result);
    }
}

内存分配失败

考虑C中的malloc函数，假设我们有一个C函数allocate_memory封装了malloc：

// allocate_memory.c
#include <stdlib.h>

void* allocate_memory(size_t size) {
    return malloc(size);
}

在Rust中调用：

extern crate libc;
use std::ffi::CString;
use std::os::raw::{c_void, c_size_t};

extern "C" {
    fn allocate_memory(size: c_size_t) -> *mut c_void;
}

fn main() {
    let size: c_size_t = 1024;
    let ptr = unsafe { allocate_memory(size) };
    if ptr.is_null() {
        eprintln!("Memory allocation failed");
    } else {
        // 使用分配的内存
        unsafe { libc::free(ptr as *mut _) };
    }
}

处理未定义行为和类型不匹配

通过在Rust中严格检查输入输出类型，以及使用安全的Rust惯用法来避免未定义行为。例如，在传递字符串给C函数时，确保字符串的表示正确。

// print_string.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>

void print_string(const char* str) {
    printf("%s\n", str);
}

在Rust中调用：

extern crate libc;
use std::ffi::CString;
use std::os::raw::c_char;

extern "C" {
    fn print_string(str: *const c_char);
}

fn main() {
    let rust_string = "Hello, Rust calling C!";
    let c_string = CString::new(rust_string).expect("Failed to convert string");
    unsafe { print_string(c_string.as_ptr()) };
}

通过以上方法，在Rust调用C代码时，可以有效地捕获和处理各种可能出现的错误，保证程序的健壮性。

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面试题：Rust调用C代码时的错误处理机制

知识考点

面试题答案

1. 错误类型

2. 在Rust中捕获并处理错误

C函数返回错误码

内存分配失败

处理未定义行为和类型不匹配