是否可以将字节向量传递给C函数而不在SBCL中复制

Question

我正在尝试使用其 FFI 工具从 SBCL 调用 C 函数。 C 函数需要字节缓冲区（无符号字符）并处理字节数据。不幸的是，在大多数情况下，缓冲区非常大。我想知道我是否已经有一个 Lisp 字节向量（元素类型为 '(unsigned-byte 8) 的

simple-array

），是否可以将其传递给 C 函数，而不是分配外来缓冲区并复制字节那里。我认为这是一个经常出现的场景，也许 SBCL 团队已经涵盖了这一点。

我查看了 SBCL 手册，它只指出

sb-alien:c-string

类型可以直接传递给 C 函数而不进行复制，并且它要求字符为“base-char”（在 0 ~ 127 范围内，支持 unicode）。我们也可以在不复制的情况下传递字节向量，这不是很好吗？

Answer 1

我不知道这在SBCL是否可行。为了使其成为可能，至少需要以 GC 不移动数组的方式分配数组。 SBCL 手册包含对宏

sb-sys:with-pinned-objects

的引用，它可能会执行此操作，但那里似乎没有任何其他信息。

然而，当我需要做这样的事情时，我会向后做：在 C 级别创建一个合适的对象，然后用 Lisp 代码包装它来访问它。这样做的优点是你知道如何从 C 语言中处理它，缺点是它不是数组，所以你必须编写自己的访问函数：像 read-sequence 这样的东西是行不通的，所以开。

我最终使用了包装外来向量的结构：这是我用来处理有符号字节数组的代码块：

(deftype index ()
  `(integer 0 (,most-positive-fixnum)))

...

(defstruct (foreign-octet-vector
            (:constructor %make-foreign-octet-vector (octets size)))
  (octets (error "no")
   :type (alien (* (signed 8)))
   :read-only t)
  (size 0
   :type index
   :read-only t))

(defun make-foreign-octet-vector (size)
  (%make-foreign-octet-vector
   (make-alien (signed 8) size)
   size))

(defun free-foreign-octet-vector (v)
  (free-alien (foreign-octet-vector-octets v))
  nil)

(declaim (inline fov-ref (setf fov-ref)))

(defun fov-ref (v n)
  (declare (type foreign-octet-vector v)
           (type index n))
  (if (< n (foreign-octet-vector-size v))
      (deref (foreign-octet-vector-octets v) n)
      (error "out of range")))

(defun (setf fov-ref) (value v n)
  (declare (type foreign-octet-vector v)
           (type index n)
           (type (signed-byte 8) value))
  (if (< n (foreign-octet-vector-size v))
      (setf (deref (foreign-octet-vector-octets v) n) value)
      (error "out of range")))

除此之外，还有一个相当明显的宏，使用 

unwind-protect

来确保事物被释放。

我不知道这是否是特殊的 SBCL 代码，或者实际上总体上是正确的，但它对我有用。 CFFI 可能为这一切提供了一些更好的接口。

Answer 2

sb-kernel:get-lisp-obj-address

，并且您可能还需要

sb-sys:with-pinned-objects

。另一个问题是它的想法有多明智（可移植性、sbcl 中数组布局的内部变化......）。肮脏的例子（忽略固定，long vs. int，...）：

让我们创建一个使用 Lisp 数组的函数：

extern char test(const char *t, int idx)
{
  return t[idx];
}

然后（在创建并加载共享库之后）我们可以将向量的地址作为整数传递：

(sb-alien:alien-funcall
 (sb-c-call:extern-alien "test"
                         (function sb-alien:int sb-alien:unsigned-long sb-alien:unsigned-long))
 (sb-kernel:get-lisp-obj-address (make-array 5 :element-type '(unsigned-byte 8) :initial-contents '(10 20 30 40 50)))
 3)

将返回第三个元素（而不是第四个元素，因为从零开始）。对象有点复杂。是的，内容发生了变化，因为 lisp 对象有点复杂。例如，您可以在 -7 地址处获取数组大小（标记）。