使用 java.lang.foreign API 将 Java VarHandle 转换为 C 字符串

Question

我想使用巴拿马项目中的外部函数接口来访问 Java19 中的 C 库。C 接口非常简单：

typedef struct {
  int len;
  char name[100];
} ent;

ent* foo();

调用时，函数 foo 返回指向 的指针struct ent，其中len指示字符串的大小name。

对应的Java端是：

private static final MemoryLayout ENT_LAYOUT = MemoryLayout.structLayout(
        JAVA_INT.withName("len"),
        MemoryLayout.sequenceLayout(100, ValueLayout.JAVA_BYTE).withName("name")
);

为了方便访问，我想使用VarHandle：

private static final VarHandle VH_ENT_LEN = ENT_LAYOUT.varHandle(groupElement("len"));

以及后来

int len = (int)VH_ENT_LEN.get(segment);
String name = segment.asSlice(ENT_LAYOUT.byteOffset(groupElement("name")), len).getUtf8String(0);

这仍然有点混乱。

我天真的期望解决方案应该是这样的：

private static final VarHandle VH_ENT_NAME = ENT_LAYOUT.varHandle(groupElement("name"), sequenceElement());

byte[] nameRaw = (byte[])VH_ENT_NAME.get(segment);

但是我得到：

java.lang.RuntimeException: java.lang.invoke.WrongMethodTypeException:
   cannot convert MethodHandle(VarHandle,MemorySegment,long)byte to (VarHandle,MemorySegment)byte[]

所以，问题是：是否有一个优雅的解决方案来从 java 外部 API 访问数组，或者我们应该坚持混合使用VarHandle和slice。

Answer 1

VarHandle从根本上讲，它们仅用于访问适合原始类型的内存，而不char[100]适合原始类型。

做的时候你会得到什么：

ENT_LAYOUT.varHandle(groupElement("name"), sequenceElement());

是从数组中VarHandle选择一个的byte，其索引是动态提供的：

long index = 42; // select element 42
byte nameByte = (byte) VH_ENT_NAME.get(segment, index);

应该坚持VarHandle和的混合slice

是的，slice需要访问任何对于基元来说太大的东西。它本质上与在 C 中执行此操作相同：

ent* x = foo();
char* name = x->name;

您也可以使用MemoryLayout::sliceHandle来获得MethodHandle嵌入偏移计算的 a ：

MethodHandle MH_ENT_NAME = ENT_LAYOUT.sliceHandle(groupElement("name"));

方法句柄还可以进一步组合（就像 varhandles 一样），以创建直接从段中获取字符串的方法句柄：

MethodHandle MH_getUtf8String = MethodHandles.lookup().findVirtual(MemorySegment.class, "getUtf8String", MethodType.methodType(String.class, long.class));
MethodHandle mh = MethodHandles.insertArguments(MH_getUtf8String, 1, 0); // always access string at offset 0
mh = MethodHandles.filterArguments(result, 0, MH_ENT_NAME);

String name = (String) mh.invokeExact(segment);

static不过，定义一个执行上述操作的辅助方法通常更简单：

public static String getName(MemorySegment segment) {
    try {
        MemorySegment nameSegment = (MemorySegment) MH_ENT_NAME.invokeExact(segment);
        return nameSegment.getUtf8String(0);
    } catch(Throwable t) {
        throw new RuntimeException(t);
    }
}