Rust meets C++：用 Rust 编写 WASM 模块并在 C++ 项目中使用

2025/7/4 16:48:02 114 0 0 0

Rust meets C++：用 Rust 编写 WASM 模块并在 C++ 项目中使用

想用 Rust 的高性能和安全性，又不想放弃 C++ 项目的现有代码库？没问题！将 Rust 代码编译成 WebAssembly (WASM) 模块，然后在 C++ 项目中调用它，这是一种非常实用的解决方案。本文将手把手教你如何实现。

为什么选择 WASM？

WASM 是一种可移植的、体积小、加载快并且可以在浏览器和非浏览器环境中运行的二进制指令格式。它天然具有跨平台性，非常适合作为不同语言之间互操作的桥梁。

准备工作

安装 Rust 和 Cargo： 确保你已经安装了 Rust 编程语言和 Cargo 包管理器。你可以从 https://www.rust-lang.org/ 下载并安装。
安装 wasm-pack： wasm-pack 是一个用于构建、测试和发布 WASM 包的工具。使用 Cargo 安装它：
```
cargo install wasm-pack
```
安装 Emscripten (可选，但推荐)： 虽然不是必须的，但 Emscripten 可以帮助你更方便地在 C++ 中加载和使用 WASM 模块。从 https://emscripten.org/ 下载并安装。

步骤 1：创建 Rust WASM 模块

创建一个新的 Rust 项目：
```
cargo new --lib rust_wasm
cd rust_wasm
```
修改 Cargo.toml 文件： 添加 wasm-bindgen 依赖，并指定 crate 类型为 cdylib。cdylib 类型会生成一个可以被 C 语言链接器使用的动态链接库。
```
[package]
name = "rust_wasm"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

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

[dependencies]
wasm-bindgen = "0.2"
```
编写 Rust 代码： 在 src/lib.rs 文件中编写你的 Rust 代码。例如，创建一个简单的函数，用于将两个数字相加：
```
use wasm_bindgen::prelude::*;

#[wasm_bindgen]
pub fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
    a + b
}
```
#[wasm_bindgen] 属性宏会将 Rust 函数暴露给 JavaScript (以及其他 WASM host 环境)。
构建 WASM 模块： 使用 wasm-pack 构建项目：
```
wasm-pack build --target web
```
这将在 pkg 目录下生成 WASM 模块 (.wasm 文件) 和 JavaScript 接口文件 (.js 文件)。

步骤 2：在 C++ 项目中使用 WASM 模块

创建一个 C++ 项目： 如果你已经有 C++ 项目，可以跳过此步骤。否则，创建一个新的 C++ 项目。
包含必要的头文件： 如果使用 Emscripten，你需要包含 Emscripten 提供的头文件。例如，创建一个 wasm_wrapper.h 文件：
```
#ifndef WASM_WRAPPER_H
#define WASM_WRAPPER_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

// 声明 Rust 函数 (需要根据实际情况修改)
int add(int a, int b);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif
```
注意： 你需要根据 Rust 函数的签名来声明 C 函数。extern "C" 确保 C++ 编译器使用 C 的调用约定，这对于与 WASM 模块交互至关重要。

加载 WASM 模块： 使用 Emscripten 或其他 WASM 运行时加载 WASM 模块。以下是使用 Emscripten 的一个示例：

#include <iostream>
#include <emscripten.h>
#include "wasm_wrapper.h"

int main() {
    // 初始化 Emscripten (如果需要)
    // emscripten_initialize();

    // 调用 Rust 函数
    int result = add(5, 3);

    std::cout << "Result from WASM: " << result << std::endl;

    // 关闭 Emscripten (如果需要)
    // emscripten_exit(0);

    return 0;
}

注意： emscripten_initialize() 和 emscripten_exit() 可能不是必需的，具体取决于你的 Emscripten 配置和 WASM 模块的需求。

编译和链接 C++ 代码： 使用 C++ 编译器编译你的代码，并将 WASM 模块链接到你的项目中。使用 Emscripten，你可以这样编译：
```
emcc main.cpp -o main.js rust_wasm/pkg/rust_wasm.wasm -s EXPORTED_FUNCTIONS="['_add']"
```
- main.cpp 是你的 C++ 代码文件。
- main.js 是 Emscripten 生成的 JavaScript 文件，它会加载和运行 WASM 模块。
- rust_wasm/pkg/rust_wasm.wasm 是你的 WASM 模块的路径。
- -s EXPORTED_FUNCTIONS="['_add']" 指定要导出的 WASM 函数。 非常重要： Emscripten 会在导出的函数名前面加上下划线 (_)。
运行 C++ 代码： 使用 Node.js 或浏览器运行生成的 JavaScript 文件：
```
node main.js
```
你应该能看到 Rust 函数的返回值打印到控制台。

遇到的问题和解决方案

类型不匹配： 确保 Rust 和 C++ 之间的数据类型匹配。例如，Rust 的 i32 对应于 C++ 的 int。
内存管理： WASM 模块和 C++ 代码可能需要共享内存。你需要仔细管理内存，以避免内存泄漏或崩溃。可以使用 wasm-bindgen 提供的 JsValue 和 ArrayBuffer 来进行更复杂的数据交互。
错误处理： 在 Rust 代码中处理错误，并将错误信息传递给 C++ 代码。可以使用 Result 类型来表示可能发生的错误。
Emscripten 配置： Emscripten 的配置可能会比较复杂。参考 Emscripten 的文档，了解如何正确配置 Emscripten。

高级用法

使用 wasm-bindgen 处理更复杂的数据结构： wasm-bindgen 可以自动生成 Rust 和 JavaScript 之间的绑定代码，从而简化数据结构的传递。
使用 wee_alloc 优化 WASM 模块的大小： wee_alloc 是一个为 WASM 设计的内存分配器，可以显著减小 WASM 模块的大小。
使用 Rust 的 #[cfg(target_arch = "wasm32")] 属性： 可以使用此属性来编写特定于 WASM 平台的代码。

总结

将 Rust 代码编译成 WASM 模块并在 C++ 项目中使用，是一种强大的技术，可以让你充分利用 Rust 的优势，同时保留现有的 C++ 代码库。虽然配置过程可能比较复杂，但一旦配置完成，你就可以轻松地在 Rust 和 C++ 之间进行互操作。记住，仔细处理数据类型匹配、内存管理和错误处理是成功的关键。

希望本文能帮助你入门！祝你编码愉快！

码农小李 Rust WASM C++

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