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在 macOS 中使用 dart:ffi 调用本地代码

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Flutter 移动版可以使用 dart:ffi 库来调用本地的 C API。 FFI 代表 外部功能接口。类似功能的其他术语包括 本地接口 和 语言绑定。

您必须首先确保本地代码已加载，并且其符号对 Dart 可见，然后才能在库或程序使用 FFI 库绑定本地代码。本页主要介绍如何在 Flutter 插件或应用程序中编译、打包和加载 macOS 本地代码。

本教程演示了如何在 Flutter 插件中捆绑 C/C++ 源代码，并使用 macOS 上的 Dart FFI 库绑定它们。在本示例中，您将创建一个实现 32 位的加法 C 函数，然后通过名为 “native_add” 的 Dart 插件暴露它。

动态链接 vs 静态链接

本地库可以动态或静态地链接到应用程序中。一个静态链接库会被嵌入到应用程序的可执行映像中，并在应用程序启动时加载。

静态链接中的符号可以使用 DynamicLibrary.executable 或 DynamicLibrary.process 来加载。

相比之下，动态链接库则分布在应用程序中的单独的文件或文件夹中，并按需加载。在 macOS 上，它是作为 .framework 文件夹分发的。

动态链接库在 Dart 中可以通过 DynamicLibrary.open 加载。

Dart dev 频道中的 API 已经可用： Dart API 参考文档。

步骤 1：创建插件

如果您已经有一个插件，跳过这步。

如果要创建一个名为 “native_add” 的插件，您需要这么做：

$ flutter create --platforms=macos --template=plugin native_add
$ cd native_add

步骤 2：添加 C/C++ 源码

您需要让 macOS 构建系统知道本地代码的存在，以便代码可以被编译并链接到最终的应用程序中。

您可以将源代码添加到 macos 文件夹，因为 CocoaPods 不允许源码处于比 podspec 文件更高的目录层级，

FFI 库只能与 C 符号绑定，因此在 C++ 中，这些符号添加 extern C 标记。还应该添加属性来表明符号是需要被 Dart 引用的，以防止链接器在优化链接时会丢弃符号。

作为示例，创建一个 C++ 文件，路径为：macos/Classes/native_add.cpp。（请注意，模板已经为您创建了此文件。）在项目的根目录下中执行以下命令：

cat > macos/Classes/native_add.cpp << EOF
#include <stdint.h>

extern "C" __attribute__((visibility("default"))) __attribute__((used))
int32_t native_add(int32_t x, int32_t y) {
    return x + y;
}
EOF

在 macOS 中，您需要告诉 Xcode 如何静态链接这个文件：

  1. 在 Xcode 中，打开 Runner.xcworkspace。

  2. 添加 C/C++/Objective-C/Swift 源码文件到 Xcode 工程中。

Step 3: Load the code using the FFI library

在示例中，您需要添加如下的代码到 lib/native_add.dart。但是，Dart 在何处进行代码绑定并不重要。

首先，您需要创建一个 DynamicLibrary 来处理本地代码。

import 'dart:ffi'; // For FFI

final DynamicLibrary nativeAddLib = DynamicLibrary.process();

您可以通过使用库的句柄来解析 native_add 符号：

final int Function(int x, int y) nativeAdd = nativeAddLib
    .lookup<NativeFunction<Int32 Function(Int32, Int32)>>('native_add')
    .asFunction();

现在，您可以调用它了。在自动生成的 example 项目（example/lib/main.dart）中演示它。

// Inside of _MyAppState.build:
        body: Center(
          child: Text('1 + 2 == ${nativeAdd(1, 2)}'),
        ),

其他的用例

iOS 和 macOS

动态链接库在应用程序启动时由动态链接器自动加载。它们的组成符号可以用 DynamicLibrary.process。您还可以使用 DynamicLibrary.open 来限制符号解析的范围，但目前仍然不确定苹果的审查程序将如何处理两者的使用。

您可以使用 DynamicLibrary.executable 或 DynamicLibrary.process 解析静态链接到应用程序二进制文件的符号。

平台库

要链接到平台库，请按照如下说明：

  1. 在 Xcode 中，打开 Runner.xcworkspace。

  2. 选择目标设备。

  3. 在 Linked Frameworks and Libraries 中点击 +。

  4. 选择要链接的系统库。

第一方库

第一方本地库可以作为源文件或（已签名的）.framework 文件被包含在内。它也可能包括静态链接的档案，但需要测试。

源码

要直接链接到源代码，请按照如下说明：

  1. 在 Xcode 中，打开 Runner.xcworkspace。

  2. 添加 C/C++/Objective-C/Swift 源码到 Xcode 工程中。

  3. 将以下前缀添加到导出的符号声明中，以确保它们对 Dart 可见：

    C/C++/Objective-C

    extern "C" /* <= C++ only */ __attribute__((visibility("default"))) __attribute__((used))

    Swift

    @_cdecl("myFunctionName")

已编译的动态库

要链接到已编译过的动态库，请按照如下说明：

  1. 如果存在已进行签名的 Framework 文件，请打开 Runner.xcworkspace。

  2. 添加 framework 文件到 Embedded Binaries 区域中。

  3. 同时将其添加到 Xcode 中目标的 Linked Frameworks & Libraries 部分。

已编译的（动态）库 (macOS)

要添加一个闭源的库到 Flutter macOS 桌面 应用，请按照如下说明：

  1. 按照 Flutter 桌面的使用说明来创建 Flutter 桌面应用程序。

  2. 在 Xcode 中打开 yourapp/macos/Runner.xcworkspace。

    1. 拖动您已经预编译的 libyourlibrary.dylib 到您的 Runner/Frameworks。

    2. 点击 Runner 然后进入 Build Phases 标签。

      1. 拖动 libyourlibrary.dylib 到 Copy Bundle Resources 列表。

      2. 在 Embed Libararies 下，检查 Code Sign on Copy。

      3. 在 Link Binary With Libraries 下，设置状态为 Optional。（我们使用动态链接，不需要静态链接）

    3. 点击 Runner 然后进入 General 标签页。

      1. 拖动 libyourlibrary.dylib 到 Frameworks, Libararies and Embedded Content 列表中。

      2. 选择 Embed & Sign。

    4. 点击 Runner 然后进入 Build Settings 标签页。

      1. 在 Search Paths 部分，配置 Library Search Paths 确保 libyourlibrary.dylib 的路径包括在内。

  3. 编辑 lib/main.dart 文件。

    1. 使用 DynamicLibrary.open('libyourlibrary.dylib') 来动态链接符号表。

    2. 在 widget 的某个地方调用您的本地代码。

  4. 运行 flutter run 然后检查您的本地方法的调用结果。

  5. 运行 flutter build macos 去构建一个自包含的 release 版本的应用。

Other Resources

To learn more about C interoperability, check out these videos: