![КОРОТКО ОБО ВСЕМ
{# LANGUAGE ForeignFunctionsInterface #}
foreign import ccall [safe|unsafe]
"header.h functionname" c_function :: type
foreign export ccall "functionname" hs_function :: type
Направление вызова
Соглашение о вызовах
Безопасность вызова
Описание символа
Имя в Haskell
Тип функции в Haskell](https://image.slidesharecdn.com/haskellffiwithfun-160908150843/85/FFI-Haskell-3-320.jpg)
![БЕЗОПАСНОСТЬ ВЫЗОВОВ
foreign import ccall [safe|unsafe] "header.h functionname" c_function :: type
Безопасный вызов (safe)
[+] Сохраняет состояние Haskell системы
[+] Можно вызывать callback-и в Haskell
[-] Медленный
Небезопасный вызов (unsafe)
[+] Быстрый
[-] Вызов Haskell код-а - undeined behaviour
[-] Блокирует capability](https://image.slidesharecdn.com/haskellffiwithfun-160908150843/85/FFI-Haskell-5-320.jpg)
![Типы передаваемые в Ptr
"Прикрепленные" (pinned):
[+] Можно напрямую передавать во внешний
код(*)
[-] Не перемещаются GC — приводят к
фрагментации памяти
[-] Приводят к повышенному потреблению памяти
"Не прикрепленные" (Unpinned):
[+] перемещаются GC
[-] нельзя напрямую передавать во внешний код(*)](https://image.slidesharecdn.com/haskellffiwithfun-160908150843/85/FFI-Haskell-10-320.jpg)
![#include "Cmm.h"
#define W_TO_SHORT(x) %lobits32(x)
crc16u { /* R1 uint32_t input, R2 uint16_t data, R3 Int size */
I32 c;
if (R3 == 0) goto end;
c = R1;
R4 = 0;
loop:
c = c + W_TO_SHORT(bits16[R2+R4]);
R4 = R4 + 2;
if (R4<R3) goto loop;
if (R4>R3) {
c = c + W_TO_SHORT(bits8[R2+R3] << 8);
}
R1 = TO_W_(c);
end:
jump %ENTRY_CODE(Sp(0));](https://image.slidesharecdn.com/haskellffiwithfun-160908150843/85/FFI-Haskell-29-320.jpg)
![ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
[-] микроптимизации
[+] атомарные инструкции (lock-free алгоритмы)
[+] низкоуровневое взаимодействие с runtime
системой](https://image.slidesharecdn.com/haskellffiwithfun-160908150843/85/FFI-Haskell-31-320.jpg)
![typedef void (*HsCall)(int64_t*, int64_t*, int64_t*
, int64_t, int64_t, int64_t, int64_t
, int64_t, int64_t, int64_t*
, float, float, float, float, double, double);
extern void in_word_setprim1(
int64_t* restrict baseReg, int64_t* restrict sp,
int64_t* restrict hp, const uint8_t* restrict buffer, // R1
int64_t length, // R2
int64_t r3, int64_t r4, int64_t r5, int64_t r6,
int64_t* restrict spLim,
float f1, float f2, float f3, float f4, double d1, double d2)
{
const HsCall fun = (HsCall)sp[0];
const int64_t iUndef; const float fUndef; const double dUndef;
return fun(...);](https://image.slidesharecdn.com/haskellffiwithfun-160908150843/85/FFI-Haskell-34-320.jpg)
Возможности и проблемы FFI в Haskell. Александр Вершилов
- 1. HASKELL FFI РАБОТА С ВНЕШНИМ КОДОМ Автор /Вершилов Александр @qnikst
- 2. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ В RTS ЯЗЫКЕ 1. Эффекты ввода-вывода 2. Исключения 3. Конкурентность (concurrency) 4. Вызов внешнего кода
- 3. КОРОТКО ОБО ВСЕМ {# LANGUAGE ForeignFunctionsInterface #} foreign import ccall [safe|unsafe] "header.h functionname" c_function :: type foreign export ccall "functionname" hs_function :: type Направление вызова Соглашение о вызовах Безопасность вызова Описание символа Имя в Haskell Тип функции в Haskell
- 4. СОГЛАШЕНИЯ О ВЫЗОВАХ foreign import ccall safe "header.h functionname" c_function :: type ccall — соглашение о вызовах C stdcall — Win32 API cplusplus — соглашение о вызовах С++ dotnet — соглашение о вызовах .Net jvm — соглашение о вызовах JVM
- 5. БЕЗОПАСНОСТЬ ВЫЗОВОВ foreign import ccall [safe|unsafe] "header.h functionname" c_function :: type Безопасный вызов (safe) [+] Сохраняет состояние Haskell системы [+] Можно вызывать callback-и в Haskell [-] Медленный Небезопасный вызов (unsafe) [+] Быстрый [-] Вызов Haskell код-а - undeined behaviour [-] Блокирует capability
- 6. Вызов pid_t getppid(void) safe unsafe 1 thread sequential non-threaded 70.ns 2.78ns threaded 109.7ns 2.78ns 1 thread 1000x concurrent (async) non-threaded 2.494ms 2.482ms threaded 3.750ms 3.630ms
- 7. ОПИСАНИЕ СИМВОЛА foreign import ccall "header.h functionname" c_function :: type описание зависит от используемого соглашения о вызовах может содержать специальные значения (напр. "&") в ccallпросто описания символа в объектном файле
- 8. ТИПЫ foreign import ccall "header.h functionname" c_function :: type Обычный тип в Haskell, где переменными могут быть внешние типы Внешние типы: CInt, CWord, Int8, Int16, Int32, Int64, Ptr a, FunPtr a, StablePtr В ccallвсегда обозначает функцию: foreign import ccall "header.h foo" c_foo :: CInt extern int foo();
- 9. IO VS PURE foreign import ccall unsafe "math.h sin c_sin :: Double > Double foreign import ccall unsafe "math.h sin" c_sin_io :: Double > IO Double функция должна быть чистой (результат зависит только от аргументов) функция должна быть потокобезопасной (reentrant)
- 10. Типы передаваемые в Ptr "Прикрепленные" (pinned): [+] Можно напрямую передавать во внешний код(*) [-] Не перемещаются GC — приводят к фрагментации памяти [-] Приводят к повышенному потреблению памяти "Не прикрепленные" (Unpinned): [+] перемещаются GC [-] нельзя напрямую передавать во внешний код(*)
- 11. Pinned Unpinned ByteArray# ByteArray# Data.ByteString Data.ShortByteString Data.Vector.Storable Data.Vector.Unboxed, Data.Vector Data.Text
- 12. Foreign.Marshalбайты, массивы, строки alloca, calloc, malloc Pool — управление группой ресурсов
- 13. Foreign.StablePtr— структура данных гарантирована не будет удалена, пока не будет вызвано hs_free_stable_ptr, freeStablePtr полезен, гарантировать управление памятью из внешнего языка и удалению без возвращения исполнения RTS позволяет сохранять состояние при перезгрузке ghci/модулей сохранение функции с C коде для её последующего запуска typedef void *HsStablePtr;
- 15. Для создания Storable структур отвеачающих структура внешних языков нужна дополнительная информация, такая как отступы, размеры структур и другие бонусы. hsc2hs Дает использовать макросы peek,poke,ptr,enum, sizeof .hsc build-tool: hsc2hs достаточно низкоуровневый
- 17. ДИНАМИЧЕСКИЕ ВЫЗОВЫ foreign import ccall "wrapper" :: haskelltype > IO (FunPtr haskelltype) Освобождение: freeHaskellFunPtr hs_free_fun_ptr Создание динамической функции из C: foreign import ccall "&" :: FunPtr (FunPtr > IO ())
- 18. Static function foreign import ccall "static stdlib.h system" system :: Ptr CChar -> IO () Static address foreign import ccall "errno.h &" errno :: Ptr CInt Dynamic import foreign import ccall "dynamic" mkFun :: FunPtr (CInt -> IO ()) -> (CInt -> IO ()) Dynamic export foreign import ccall "wrapper" :: (CInt -> IO ()) -> FunPtr (CInt -> IO ())
- 19. ОПЯТЬ К БЕЗОПАСНОСТИ void bottom() { for(;;) } foreing import safe "bottom" c_safe_bottom :: IO () foreign import unsafe "bottom" c_unsafe_bottom :: IO () main :: IO () main = do forkIO $ safe_bottom 1 yield print "Pass" forkOS $ unsafe_bottom 1 forkOn 2, forkIO yield print "Pass" unsafe вызовы блокируют capability для того, чтобы провести сборку мусора нужны все capability
- 20. система должна вести себя так, как будто каждый Haskell поток реализован потоком OS. safe вызов блокирует только тот поток, который выполняет вызов программист может указывать, что группа вызовов должна происходить из одного потока OS Haskell потоки созданные вызовами из внешнего языка должны быть независимы от времени жизни вызвавшей их функции
- 21. МОДЕЛИ ОГРАНИЗАЦИИ ПОТОКОВ один-к-одному каждому потоку Haskell соотвестсвует поток OS все-к-одному всем потокам Haskell соотвествует один поток OS гибридная каждому потоку OS соответствует нескольо потоков Haskell
- 22. Для политики управления потоками RTS, нет разницы какой способ создания потока использовался. FORKIO, FORKOS, FORKON bound-to- OS bound-to- HEC bound-to- CPU forkOS + - * forkOn - + -qa forkIO - - - callback + - *
- 23. CAPIFFI Можно импортировать значения: Происходит проверка типов Аннотации типов foreign import capi "pi.h value pi" :: Double const double pi = 3.14 #define pi 3.14 /tmp/ghc3535_0/ghc_3.c:8:1: error: too few arguments to function ‘test’ HsInt ghczuwrapperZC0ZCmainZCMainZCtest(HsInt a1) {return test(a1);} pi.h:7:5: note: declared here int test(int,int); data {# CTYPE "unistd.h" "useconds_t" #} T = ...
- 26. АВТОМАТИЗАЦИЯ c2hs специфический синтаксис не работает со сложными типами (GADT, Kinds) периодически проявляются баги на различных архитектурах библиотеки автоматической генерации байндингов inline-c не аккуратная сборка использование TH - проблемы с линкером
- 27. скорее всего, это никогда не понадобится, но хорошо знать, что оно есть
- 28. C-- Один из промежуточных языков при компиляции GHC. https://ghc.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/Rts/Cmm https://ghc.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/Compiler/Cm Но на нём можно писать код!
- 30. cabal файл c-sources: cbits/crc16-prim.cmm haskell файл {# LANGUAGE GHCForeignImportPrim #} {# LANGUAGE MagicHash #} {# LANGUAGE UnliftedFFITypes #} foreign import prim "crc16u" p_crc16_u# :: Word# > Addr# > Word# > Word# icsum16p :: Word32 > Addr# > Int > Word32 icsum16p !(W32# w#) a# !(I# l#) = W32# (narrow32Word# (p_crc16_u# w# a# (int2Word# l#))) ... let (mem,_ofs,len) = BS.toForeignPtr (BS.pack (x++x)) mem' = unsafeForeignPtrToPtr mem (Ptr a#) = mem' in icsum16p 0 a# len
- 31. ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО? [-] микроптимизации [+] атомарные инструкции (lock-free алгоритмы) [+] низкоуровневое взаимодействие с runtime системой
- 32. ЕЩЁ ЧУТЬ-ЧУТЬ?
- 33. Сборка: Берём C-код собираем clang: меняем calling convention: собираем компилятором llvm clang emitllvm S input.c O input.llp sed e 's/call void/call cc10 void/; s/define void/define cc10 void/;' llc O3 relocationmodel=static filetype=obj input.llp o ITCHv41.o foreign import prim "function" c_function :: Addr# > Addr# > (# Int#, Word#, Word# #)