设计总览

这篇文档正在编写中。Tracking issue: https://github.com/fzyzcjy/flutter_rust_bridge/issues/593

文件结构

frb_codegen: 代码生成器。它接收 api.rs 作为输入，并输出 Rust and Dart 代码文件。
frb_example: 例子。
- pure_dart: 不只是一个例子，更重要的是作为端到端的测试。
- with_flutter: 集成到 Flutter 的例子。
- pure_dart_multi: 展示多文件的使用。
frb_dart: 对 Dart 库的支持 - 需要由用户引入。
frb_rust: 对 Rust 库的支持 - 需要由用户引入。
frb_macros: frb_rust 独立的一部分。由于 proc macro 的限制，所以它是一个独立的 crate。
book: 文档。
.github: GitHub 相关。
- workflows/ci.yaml: CI 工作流的定义。

代码生成结构

流程如下：

----------    src/parser    ----------    src/generator     ---------------
| api.rs | ---------------> | src/ir | -------------------> | Rust & Dart |
----------                  ----------                      ---------------

输入 (即图中的 api.rs), 是由用户提供的手工编写的 Rust 代码。
解析器 (src/parser) 将输入的代码 (其实是 syn 树) 转换为 IR.
IR (src/ir), 或者说 internal representation, 是一种结构，用来表示我们感兴趣的代码的信息。
生成器 (src/generator) 将 IR 转换为最终的输出。更具体一点就是 src/generator/dart 生成 Dart 代码， src/generator/rust 生成 Rust 代码，src/generator/c 生成 (部分) C 代码。
最终的输出 (图中的 Rust & Dart) 被写入到对应的文件。

数据流

建议读者配合着 IDE 的代码跳转功能一同查看

让我们看一下当调用一个函数时发生了什么。

假设用户调用了一个（生成的）名为 func 的 Dart 函数 func({required String str})。下面是详细的调用过程：

生成的 Dart 函数，func({required String str}), 首先会将参数类型进行转换，将 "Dart api data" (即用户提供的数据) 转换为 "Dart wire data" (即真正在 Dart 和 Rust 间传递的数据)。再具体一点，它会调用 _api2wire_String(str) 并得到一个指针 ffi.Pointer<wire_uint_8_list> (因为 String 类型在底层使用 pub struct wire_uint_8_list { ptr: *mut u8, len: i32 }) 表示。
接着可以用拿到的底层数据结构 wire_uint_8_list 调用 Dart 版本的 wire_func。在此之前，我们已经使用代码生成器生成了 Rust 的 wire_func 函数，并使用 cbindgen 生成对应的 C 函数，使用 ffigen 得到对应的 Dart 函数。在这里，我们调用 Dart 版本的 wire_func。注意，因为我们使用的是和 C 语言兼容的函数，所以我们只能传递类似于指针的低级数据类型，而不是高级的安全的数据类型。
当 Rust 版的 wire_func 被调用时，也会对参数类型进行转换。即使用 .wire2api() 将 "Rust wire data" (wire_uint_8_list，在 Dart 和 Rust 间传递的数据) 转换为 "Rust api data" (在这里就是 String, 用户真正使用的数据).
携带着转换后的 "Rust api data" 调用 FLUTTER_RUST_BRIDGE_HANDLER。handler 是用户自定义的，所以用户可以提供他们自己的实现，而不是使用默认的线程池等。默认情况下，我们的 Handler 使用一个线程池，并在里面调用 api.rs 中定义的由用户编写的 Rust 函数
调用用户编写的 fn func(str: String) -> String { ... }，并得到返回值。
返回值类型是一个 String，它会被传递到 Dart 侧。这是通过 Dart 提供的 API 实现的。Dart_PostCObject，这个项目允许我们提供 C 的结构体，并自动转换到 Dart 的数据。我们使用了一个 Rust 安全的 wrapper allo-isolate 去通信，因为它允许 Dart 代码可以是异步的而不是同步。
现在让我们回到 Dart 一侧，你应该会接收到一些 Dart 对象（其实就是 "Dart wire data"）。接着我们会使用一些类似于 _wire2api_SomeType 的函数将它们转换为最终的 "Dart api data"。注意，这里提到的 "wire2api" 只定义在 Dart 一侧，它的作用就是将 "Dart wire data" 转换为 "Dart api data"，和之前定义在 Rust 中的不一样。举个例子，由于 Dart_PostCObject 并没有提供构建任意的结构体（类）的方法，我们必须将 Rust 结构体中的所有字段作为一个列表传递，并使用 wire2api 转换为对应的 Dart 类。
最终的结果会以 Dart 函数的返回值出现，即用户刚开始调用的 func 函数。到此为止，函数调用的整个过程就结束了！

内存安全

如何保障内存安全？这个具体需要具体问题具体分析。例如，假设我们想看一个 String 是如何从 Dart 传递给 Rust 的。那么我们需要关注的是 Dart 的 _api2wire_String 和 Rust 的 .wire2api()。

实际上 String 是通过委派给 Vec<u8> 生成的，所以我们需要检查和 String 和 Vec<u8> 相关的代码。经过一系列跳转，你会看到下面的代码：

ffi.Pointer<wire_uint_8_list> _api2wire_String(String raw) {
  return _api2wire_uint_8_list(utf8.encoder.convert(raw));
}

ffi.Pointer<wire_uint_8_list> _api2wire_uint_8_list(Uint8List raw) {
  final ans = inner.new_uint_8_list_0(raw.length);
  ans.ref.ptr.asTypedList(raw.length).setAll(0, raw);
  return ans;
}

以及

impl Wire2Api<Vec<u8>> for *mut wire_uint_8_list {
    fn wire2api(self) -> Vec<u8> {
        unsafe {
            let wrap = support::box_from_leak_ptr(self);
            support::vec_from_leak_ptr(wrap.ptr, wrap.len)
        }
    }
}

impl Wire2Api<String> for *mut wire_uint_8_list {
    fn wire2api(self) -> String {
        let vec: Vec<u8> = self.wire2api();
        String::from_utf8_lossy(&vec).into_owned()
    }
}

pub struct wire_uint_8_list {
    ptr: *mut u8,
    len: i32,
}

换句话说，String（或者 Vec<u8>）被转换为了一个原始结构体，它带有指针和长度字段。对内存的操作非常小心，因此不会造成泄漏或重复释放。

我们同时还使用了 Valgrind 进行检查，我本人已经在生产环境中使用它，并没有发现任何问题，所以不用担心内存问题。

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