从C#调用Haskell

Question

我刚刚花了大约一周的时间来搞清楚如何从C#执行C++代码作为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会有多难？(注意:这是从 C#调用Haskell ,而不是相反.所以主要的可执行文件是C#.)

如果它真的很难,我不会打扰.但如果它相当容易,我可能不得不玩它...

基本上,我们编写了一些C++代码.在Windows上,它被编译成一个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并写一些手动内存管理代码,如果你试图通过任何非常重要的事情.(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.导出内容的语法是什么,调用者是否必须先做一些特殊的事情来初始化DLL？

具体来说:假设存在一个函数foobar :: FilePath -> IO Int32.有人可以把一个小草图放在一起显示:

• 我需要编写什么Haskell声明来向外界揭示它.
• 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事情,超出了通常的绑定过程foobar.

我不太担心C#端的实际语法; 我想我或多或少地对此感到困惑.

PS我做过简要介绍hs-dotnet,但这似乎是Windows特定的.(即,不适用于Mono,因此无法在Linux上运行.)

Answer 1

就这两种语言而言,你基本上可以假装你正试图与C代码接口.

这是一个复杂的主题,所以我不会尝试解释所有这些,而是​​专注于创建一个简单的示例,您可以使用下面链接的资源进行构建.

1. 首先,您需要为Haskell函数编写包装器,这些函数使用Foreign.C.*模块中的类型而不是通常的haskell类型.CInt而不是Int,CString而不是String等.这是最复杂的步骤,尤其是当您必须处理用户定义的类型时.

   您还必须foreign export使用ForeignFunctionInterface扩展名为这些函数编写声明.

   {-# 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. 在C#方面,除了导入要调用的函数之外,还必须先导入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.你也应该hs_exit()在完成后打电话.

   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. 现在我们编译并运行:

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

   有用!

资源:

• GHC用户指南
• HaskellWiki

Answer 2

作为参考,我能够在Windows下使用以下程序...

{-# 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

用这个编译

ghc --make -shared Fibonacci.hs

这会产生六个文件,其中一个是HSdll.dll.然后我将其复制到Visual Studio C#项目中,并执行以下操作:

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
    }
}

这些Console.WriteLine()电话显然是可选的.

我还没有尝试在Mono/Linux下运行它,但它可能是相似的.

总之,它与使C++ DLL工作的难度大致相同.(即,使类型签名匹配并使编组正常工作是很难的.)

我还必须编辑项目设置并选择"允许不安全的代码".