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Tom Hosker
Asked: 2024-01-25 04:34:26 +0800 CST

Python 和 Rust 之间传递整数的安全性

  • 772

这安全吗？

假设我想从Python中调用一些Rust代码。假设我的看起来像这样：lib.rs

#[no_mangle]
pub extern fn add(left: i32, right: i32) -> i32 {
    return left+right;
}

假设我使用ctypes如下方式从 Python 调用这段代码：

import ctypes

def rust_add(left, right):
    rust_lib = ctypes.CDLL("path/to/the/so/file")
    return rust_lib.add(left, right)

那么上面的方法安全吗？

预期的障碍：整数溢出

输入溢出

即使是我（对 Rust 的掌握极其薄弱）也能预见到一个问题：整数溢出。我想，如果 或left大于right2^32，就会导致不好的事情发生：要么 Rust 会遇到运行时错误（最有可能），要么它只会返回愚蠢的答案（最坏的情况）。Python 中的一些类型检查（也许使用 NumPy 的）是否uint32足以防止此问题？

工作中的溢出

这个更加阴险：假设我从 Python 中要求我的 Rust 函数添加 (2^32)-1 和 (2^32)-2。不应该立即发生溢出，但是一旦我们将两个数字加在一起就会发生溢出。据我了解，遇到这样的溢出时，Rust 在调试模式下会出现恐慌，但在发布模式下会尽力坚持下去。

概括

  • 除了彻底的测试之外，是否有任何众所周知的实践可以解决在动态宽度语言（例如 Python）和固定宽度语言（例如 Rust）之间传递整数时出现的困难？
  • 除了整数溢出之外，在 Rust 和 Python 之间传递整数是否存在任何问题？
python

1 个回答

  1. Best Answer

    默认情况下，ctypes会将整数参数和函数返回值转换为其c_int类型，其大小取决于平台。超过此大小的值将被截断。如果c_int碰巧不是 32 位，这将导致 Rust 意义上的未定义行为（您最终会使用不正确的调用约定来调用 rust 函数）。在这种情况下，这可能不是您想要的。（无可否认，在最常见的桌面平台上c_int 是32 位）。

    我还是推荐下面的python代码：

    _rust_lib = ctypes.CDLL("path/to/the/so/file")
_rust_add = _rust_lib.add
_rust_add.argtypes = [ctypes.c_int32, ctypes.c_int32]
_rust_add.restype = ctypes.c_int32

def rust_add(left, right):
    return _rust_add(left, right)

    这样，ctypes无论平台如何，都会将参数和返回类型转换为正确的整数类型。

    但它仍然会截断较大的整数并引发其他 python 类型的异常。如果您想以不同的方式处理这些情况，您必须自己做。有关如何处理类型转换的更多详细信息，ctypes我推荐他们优秀的文档。

    如果您只是想确保传入的值是正常的，并在所有其他情况下得到某种异常，您可以编写一个简单的函数，如下所示：

    def sanitize_i32(v):
    # alternatively throw some exception
    assert isinstance(v, int)
    assert v >= -2**31 and v < 2**31
    return v

def rust_add(left, right):
    return _rust_add(sanitize_i32(left), sanitize_i32(right))

    关于 Rust 方面的溢出：这些将遵循 Rust 通常的 整数溢出规则（调试中的恐慌，发布中的补码换行）。如果这不是您想要的，请编写一些其他逻辑。

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