转换 c 库到 d
------编写Ruby扩展原文：http://qiezi.iteye.com/blog/26632
关键字: ruby 扩展
Ruby语言的官方解释程序是使用C语言开发的，一般用C语言来编写扩展。D语言和C语言是二进制兼容的，所以可以使用D语言编写Ruby扩展。
一、移植C库到D的一般过程
C使用头文件来处理符号依赖，在D里面链接外部库文件时，要使用extern (C)声明来引入符号，这是一个转换过程。
如何转换一个C头文件到D文件？D文档的htomodule.html有详尽说明。一般的转换过程如下：
1、运行预处理程序处理掉头文件里面的宏。
2、删除经过预处理以后的多余信息。由于C的头文件包含，每个头文件经过预处理以后都会包含一些重复内容，我们需要剔除这部分内容，通过查找行号即可完成。
3、转换相应声明到D声明，这一步可以使用一个c2h程序来完成。
注意预处理程序处理完毕以后，宏函数以及宏定义的常量会被去除，这可能不是你想要的，所以最好的办法可能是手工转换。
另一种调用是在D里面调用动态链接库，这需要你使用implib工具从动态链接库产生一个.lib导入库文件，然后生成D声明，再编译链接即可。如果是在linux下使用共享库，则只需要编写D声明文件，然后直接链接即可。
二、调用C库
转换完毕以后，就可以调用了。如果你只是要测试一下，就可以只声明使用过的外部函数、变量即可。
例如我们要编写Programming Ruby里面的一个Ruby Extension例子，相应的D代码如下：
//test.dmodule test;import ruby;extern (C)VALUE t_init(VALUE self){VALUE arr=rb_ary_new();rb_iv_set(self," @arr " , arr); returnself;}extern (C)VALUE t_add(VALUE self, VALUE anObject){VALUE arr=rb_iv_get(self," @arr " );rb_ary_push(arr, anObject); returnarr;}extern (C){VALUE cTest;alias VALUE( * func_type)();exportvoidInit_Test(){cTest=rb_define_class( " Test " , rb_cObject);rb_define_method(cTest," initialize " , cast(func_type) & t_init,0 );rb_define_method(cTest," add " , cast(func_type) & t_add,1 );}} //extern(C)
和C代码很相似。由于我们只使用了几个外部函数、变量，所以只需要声明这几个符号即可：
//ruby.dmodule ruby;extern(C){ aliasulongVALUE; VALUE rb_cObject; VALUE rb_ary_new (); VALUE rb_ary_push (VALUE, VALUE); VALUE rb_iv_set (VALUE, char * , VALUE); VALUE rb_iv_get (VALUE, char * ); VALUE rb_define_class (char * ,VALUE); voidrb_define_method (VALUE,char * ,VALUE( * )(), int );}
三、生成动态链接库(Windows DLL)或共享库(Linux so文件)
D语言在Windows上编写DLL，除了要有D源文件以外，还要有DLL定义文件：
//test.defLIBRARY TestDESCRIPTION ' Test written in D 'EXETYPENTCODE PRELOAD DISCARDABLEDATA PRELOAD SINGLE
这是一个通用的格式，只是一些描述信息，因为D中可以使用export关键字导出符号，所以不需要在这里声明导出函数，只有在编写COM DLL时才会增加其它一些信息。
另外由于D语言要初始化GC以及其它一些信息，所以还需要在DllMain里面调用初始化及终止代码。由于不同平台的初始化过程不完全相同，这里我简单封闭了一下不同平台的初始化代码：
//os/library.dmodule os.library;extern (C){ voidgc_init(); voidgc_term();version(Windows)void_minit(); void_moduleCtor(); void_moduleDtor(); void_moduleUnitTests();version(linux)void_STI_monitor_staticctor();version(linux)void_STI_critical_init();version(linux)void_STD_monitor_staticdtor();version(linux)void_STD_critical_term();}extern (C)voidd_init(){ //writefln("Start init D runtime");version(linux) _STI_monitor_staticctor();version(linux) _STI_critical_init();gc_init();version(Windows) _minit();_moduleCtor();_moduleUnitTests(); //writefln("init finished");}extern (C)voidd_fini(){ //writefln("Start term D runtime");_moduleDtor();gc_term();version(linux) _STD_critical_term();version(linux) _STD_monitor_staticdtor(); //writefln("term finished");}
现在可以为Windows编写初始化及终止代码：
//os/dll.dmodule os.dll;privateimport os.library;privateimport std.c.windows.windows;HINSTANCE g_hInst;extern(Windows)BOOL DllMain(HINSTANCE hInstance, ULONG ulReason, LPVOID pvReserved){ switch(ulReason){ caseDLL_PROCESS_ATTACH: d_init(); break ; caseDLL_PROCESS_DETACH: d_fini(); break ; caseDLL_THREAD_ATTACH: caseDLL_THREAD_DETACH: //Multiple threads not supported yet return false ;}g_hInst = hInstance; return true ;}
由于Linux共享库并没有标准的入口函数(或是我不知道它)，这里使用gcc扩展的初始、终止代码，不过是以C语言实现的：
//os/so.c#include< ruby.h >static voidso_init( void ) __attribute__((constructor));static voidso_fini( void ) __attribute__((destructor));extern voidd_init( void );extern voidd_fini( void );voidso_init( void ){d_init();}voidso_fini( void ){d_fini();}
现在可以尝试编译链接，在Linux上编译命令如下：
gcc- o os / so.o- c os / so.c- I/ usr / lib / ruby / 1.8 / i686 - linux gdc- o Test.so test.d os / so.o ruby.d- shared- fPIC- lruby
你可以在irb下测试：
require' Test 'test=Test. newtest.add( 1 )test.add( 2 )test.add( " a " )
可以看到add总是返回一个array，与期望结果一致。
使用gdc是因为dmd在linux上无法生成共享库。
在Windows上的编译命令如下：
dmd- oftest.dll test.d test.def ruby18.lib os / dll.d os / library.d
ruby18.lib是使用implib从msvcrt-ruby18.dll导出的，这个编译过程很顺利，不过不幸的是它运行有一些问题，大概是一些初始值错误，我暂时还没有找到原因。或许也应该尝试一下gdc，不过我不知道如何从.DLL文件导出一个gdc支持的ELF格式的导入库文件。
四、项目打算
打算建立一个rubyd项目，除了转换ruby头文件以外，还要作一些扩展，比如转换D类到ruby类，这方面已有借鉴，比如dsource.org上的pyd项目。
由于以前在建立项目方面有过失败经历(asgard项目由于兴趣转移和其它原因比如语法丑陋等而未能进行)，这次还是保守一些，先完成D声明的转换，我已经使用工具转换了所有头文件，不过正如前面所说，宏函数和宏常量都丢失了，所以需要重新手工转换。
五、其它问题
1、如何从.DLL文件导出一个gdc支持的ELF格式的导入库文件？如果你知道可以告诉我，先谢过了。
2、dmd生成可执行文件问题不大，生成动态链接库或共享库有很大缺陷，特别是不能生成共享库，我可不想再找一个只能再Windows上正常运行的编译器。如何让它改进这些方面？
3、gdc使用dmd前端和gcc后端，应该会成熟一些，不过一般会比dmd前端版本稍低，而且gdc发布版本不是很频繁，大概4-5个dmd版本才会有一个gdc版本(初略计算)，所以一些新特性不能够及时加入进来。
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