Сопоставление примитивных типов данных из C — руководство

Типы в языке C

В языке программирования C есть следующие типы данных:

• Базовые типы: char, int, float, double с модификаторами signed, unsigned, short, long

• Структуры, объединения, массивы

• Указатели

• Указатели на функции

Есть и более специфические типы:

• Логический тип (из C99)

• size_t и ptrdiff_t (а также ssize_t)

• Целочисленные типы фиксированной разрядности, например int32_t или uint64_t (из C99)

В языке C также есть следующие квалификаторы типов: const, volatile, restrict, atomic.

Давайте посмотрим, какие типы данных C доступны в Kotlin.

Создание библиотеки C

В этом руководстве вам не нужно создавать исходный файл lib.c, который необходим только для компиляции и запуска библиотеки C. Для этой настройки потребуется только заголовочный файл .h, необходимый для запуска инструмента cinterop.

Инструмент cinterop создает библиотеку Kotlin/Native (файл .klib) для каждого набора файлов .h. Созданная библиотека обеспечивает взаимодействие вызовов из Kotlin/Native с C. Она содержит объявления Kotlin, соответствующие определениям из файлов .h.

Чтобы создать библиотеку C:

1. Создайте пустую папку для будущего проекта.

2. Создайте в ней файл lib.h со следующим содержимым, чтобы посмотреть, как функции C отображаются в Kotlin:

   #ifndef LIB2_H_INCLUDED
   #define LIB2_H_INCLUDED
   
   void ints(char c, short d, int e, long f);
   void uints(unsigned char c, unsigned short d, unsigned int e, unsigned long f);
   void doubles(float a, double b);
   
   #endif
   

   В файле нет блока extern "C", который не нужен для этого примера, но может потребоваться при использовании C++ и перегруженных функций. Подробнее см. в этой теме на Stack Overflow.

3. Создайте файл описания lib.def со следующим содержимым:

   headers = lib.h
   

4. В сгенерированный инструментом cinterop код можно включать макросы и другие определения C. В этом случае тела методов также компилируются и полностью включаются в двоичный файл. Благодаря этой возможности можно создать запускаемый пример без компилятора C.

   Для этого добавьте реализации функций C из файла lib.h в новый файл interop.def после разделителя ---:

   
   ---
   
   void ints(char c, short d, int e, long f) { }
   void uints(unsigned char c, unsigned short d, unsigned int e, unsigned long f) { }
   void doubles(float a, double b) { }
   

Файл interop.def содержит всё необходимое для компиляции и запуска приложения или его открытия в IDE.

Создание проекта Kotlin/Native

Чтобы создать файлы проекта:

1. Создайте в папке проекта файл сборки Gradle build.gradle(.kts) со следующим содержимым:

   import org.jetbrains.kotlin.gradle.plugin.mpp.KotlinNativeTarget
   
   plugins {
       kotlin("multiplatform") version "2.4.20"
   }
   
   repositories {
       mavenCentral()
   }
   
   kotlin {
       macosArm64()    // macOS on Apple Silicon
       // linuxArm64() // Linux on ARM64 platforms
       // linuxX64()   // Linux on x86_64 platforms
       // mingwX64()   // Windows on x86_64 platforms
   
       targets.withType<KotlinNativeTarget>().configureEach {
           val main by compilations.getting
           val interop by main.cinterops.creating
   
           binaries {
               executable()
           }
       }
   }
   
   tasks.wrapper {
       gradleVersion = "9.7.0"
       distributionType = Wrapper.DistributionType.BIN
   }
   

   import org.jetbrains.kotlin.gradle.plugin.mpp.KotlinNativeTarget
   
   plugins {
       id 'org.jetbrains.kotlin.multiplatform' version '2.4.20'
   }
   
   repositories {
       mavenCentral()
   }
   
   kotlin {
       macosArm64()    // Apple Silicon macOS
       // linuxArm64() // Linux on ARM64 platforms
       // linuxX64()   // Linux on x86_64 platforms
       // mingwX64()   // Windows
   
       targets.withType(KotlinNativeTarget).configureEach {
           compilations.main.cinterops {
               interop
           }
   
           binaries {
               executable()
           }
       }
   }
   
   wrapper {
       gradleVersion = '9.7.0'
       distributionType = 'BIN'
   }
   

   Файл проекта настраивает взаимодействие с C как дополнительный этап сборки. Подробнее о различных способах настройки см. в справочнике по DSL Gradle для Multiplatform.

2. Переместите файлы interop.def, lib.h и lib.def в каталог src/nativeInterop/cinterop.

3. Создайте каталог src/nativeMain/kotlin. В него нужно поместить все исходные файлы, следуя рекомендациям Gradle использовать соглашения вместо конфигураций.

   По умолчанию все символы из C импортируются в пакет interop.

4. В src/nativeMain/kotlin создайте файл-заглушку hello.kt со следующим содержимым:

   import interop.*
   import kotlinx.cinterop.ExperimentalForeignApi
   
   @OptIn(ExperimentalForeignApi::class)
   fun main() {
       println("Hello Kotlin/Native!")
   
       ints(/* fix me*/)
       uints(/* fix me*/)
       doubles(/* fix me*/)
   }
   

Вы дополните код позже, когда узнаете, как объявления примитивных типов C выглядят со стороны Kotlin.

Изучение API Kotlin, созданных для библиотеки C

Давайте посмотрим, как примитивные типы C сопоставляются с Kotlin/Native, и соответствующим образом обновим пример проекта.

Используйте команду IntelliJ IDEA «Перейти к объявлению» (Cmd + B/Ctrl + B), чтобы перейти к следующему сгенерированному API для функций C:

fun ints(c: kotlin.Byte, d: kotlin.Short, e: kotlin.Int, f: kotlin.Long)
fun uints(c: kotlin.UByte, d: kotlin.UShort, e: kotlin.UInt, f: kotlin.ULong)
fun doubles(a: kotlin.Float, b: kotlin.Double)

Типы C сопоставляются напрямую, за исключением типа char, который сопоставляется с kotlin.Byte, поскольку обычно это 8-битное знаковое значение:

Обновление кода Kotlin

Теперь, когда вы ознакомились с объявлениями C, можно обновить код Kotlin. Итоговый код в файле hello.kt может выглядеть так:

import interop.*
import kotlinx.cinterop.ExperimentalForeignApi

@OptIn(ExperimentalForeignApi::class)
fun main() {
    println("Hello Kotlin/Native!")

    ints(1, 2, 3, 4)
    uints(5u, 6u, 7u, 8u)
    doubles(9.0f, 10.0)
}

Чтобы убедиться, что всё работает как ожидалось, запустите задачу Gradle runDebugExecutable<YourTargetName> в IDE или выполните в терминале команду консоли, как в этом примере:

./gradlew runDebugExecutableMacosArm64

Следующий шаг

В следующей части цикла вы узнаете, как типы структур и объединений сопоставляются между Kotlin и C:

• Следующий шаг