Calling Haskell from C#

本文关键字：from Haskell Calling | 更新日期: 2023-09-27 18:14:04

我刚刚花了一周左右的时间来研究如何从c#中执行c++代码，这是我日常工作的一部分。我们花了很长时间才弄明白，但最终的解决方案相当简单。

现在我很好奇…从c#调用Haskell有多难?(注意:这是从 c#调用Haskell ，而不是反过来。所以主要的可执行文件是c#。)

如果真的很难，我就不麻烦了。但如果它相当容易，我可能不得不尝试一下……

基本上，我们写了一些c++代码。在Windows上，它被编译成DLL，在Linux上，它被编译成一个共享对象(*.so)。然后在c#端你做一个DllImport和写一些手动内存管理代码，如果你试图传递任何重要的东西。(例如，数组、字符串等)

我知道GHC应该支持在两个平台上构建共享库，但我不确定技术细节。导出东西的语法是什么，调用者是否必须做任何特别的事情来初始化DLL ?

具体来说:假设存在一个函数foobar :: FilePath -> IO Int32。谁能画出一个小草图:

  • 我需要写什么Haskell声明来向外部世界暴露这个
  • 如何告诉GHC构建一个独立的DLL/SO文件
  • 调用者需要做的任何特殊的事情，超出绑定foobar本身的通常过程。

我不太担心c#的实际语法;我想我已经或多或少弄明白了。

注:我确实简要地查看了hs-dotnet，但这似乎是特定于windows的。(也就是说，不能用Mono，所以不能在Linux上工作)

Calling Haskell from C#

就这两种语言而言，您基本上可以假装您正在尝试与C代码进行接口。

这是一个复杂的主题，所以我将重点放在一个简单的例子上，您可以使用下面链接的资源来构建这个例子。

  1. 首先，您需要为Haskell函数编写包装器，该包装器使用Foreign.C.*模块中的类型而不是通常的Haskell类型。CInt代替Int, CString代替String，等等。这是最复杂的一步，特别是当您必须处理用户定义的类型时。

    您还必须使用ForeignFunctionInterface扩展为这些函数编写foreign export声明。

    {-# LANGUAGE ForeignFunctionInterface #-}
module Foo where
import Foreign.C.String
import Foreign.C.Types
foreign export ccall
  foo :: CString -> IO CInt
foo :: CString -> IO CInt
foo c_str = do
  str    <- peekCString c_str
  result <- hs_foo str 
 return $ fromIntegral result
hs_foo :: String -> IO Int
hs_foo str = do
  putStrLn $ "Hello, " ++ str
  return (length str + 42)

  2. 然后，在编译时，告诉GHC创建一个共享库:

    $ ghc -O2 --make -no-hs-main -optl '-shared' -o Foo.so Foo.hs

  3. 从c#端，除了导入你想要调用的函数，你还必须导入hs_init()并调用它来初始化运行时系统，然后才能调用任何Haskell函数。当你完成时，你也应该调用hs_exit()。

    using System;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace Foo {
    class MainClass {
        [DllImport("Foo.so", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern void hs_init(IntPtr argc, IntPtr argv);
        [DllImport("Foo.so", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern void hs_exit();
        [DllImport("Foo.so", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern int foo(string str);
        public static void Main(string[] args) {
            Console.WriteLine("Initializing runtime...");
            hs_init(IntPtr.Zero, IntPtr.Zero);
            try {
                Console.WriteLine("Calling to Haskell...");
                int result = foo("C#");
                Console.WriteLine("Got result: {0}", result);
            } finally {
                Console.WriteLine("Exiting runtime...");
                hs_exit();
            }
        }
    }
}

  4. 现在编译并运行:

    $ mcs -unsafe Foo.cs
$ LD_LIBRARY_PATH=. mono Foo.exe
Initializing runtime...
Calling to Haskell...
Hello, C#
Got result: 44
Exiting runtime...

    它工作!

资源:

    《GHC用户指南》
  • HaskellWiki

作为参考，我能够让以下过程在Windows下工作…

{-# LANGUAGE ForeignFunctionInterface #-}
module Fibonacci () where
import Data.Word
import Foreign.C.Types
fibs :: [Word32]
fibs = 1 : 1 : zipWith (+) fibs (tail fibs)
fibonacci :: Word8 -> Word32
fibonacci n =
  if n > 47
    then 0
    else fibs !! (fromIntegral n)
c_fibonacci :: CUChar -> CUInt
c_fibonacci (CUChar n) = CUInt (fibonacci n)
foreign export ccall c_fibonacci :: CUChar -> CUInt

用

编译
ghc --make -shared Fibonacci.hs

这会生成六个文件，其中一个是HSdll.dll。然后我将其复制到Visual Studio c#项目中，并做了以下操作:

using System;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace ConsoleApplication1
{
    public sealed class Fibonacci : IDisposable
    {
        #region DLL imports
        [DllImport("HSdll.dll", CallingConvention=CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern unsafe void hs_init(IntPtr argc, IntPtr argv);
        [DllImport("HSdll.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern unsafe void hs_exit();
        [DllImport("HSdll.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern UInt32 c_fibonacci(byte i);
        #endregion
        #region Public interface
        public Fibonacci()
        {
            Console.WriteLine("Initialising DLL...");
            unsafe { hs_init(IntPtr.Zero, IntPtr.Zero); }
        }
        public void Dispose()
        {
            Console.WriteLine("Shutting down DLL...");
            unsafe { hs_exit(); }
        }
        public UInt32 fibonacci(byte i)
        {
            Console.WriteLine(string.Format("Calling c_fibonacci({0})...", i));
            var result = c_fibonacci(i);
            Console.WriteLine(string.Format("Result = {0}", result));
            return result;
        }
        #endregion
    }
}

Console.WriteLine()调用显然是可选的。

我还没有尝试在Mono/Linux下运行这个，但它应该是相似的。

总之，它的难度与让c++ DLL工作大致相同。(例如，使类型签名匹配并使封送正确工作是困难的部分。)

我还必须编辑项目设置并选择"允许不安全代码"。

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