ruby-ffi や Fiddle で、環境依存でサイズが変わる構造体に対処する #Ruby

はじめに

FFIで環境依存で変化する構造体に対処することは難しい。Win, Mac, Linuxなど大雑把に場合分けすることも考えられるが、ここでは別の方法として、sizeof(piyo) の結果を定数に保存する小さなC拡張を作成することを考える。

カレンダー日時を保存するtm構造体

ここでは、例として、日時を保存するtm構造体を扱う。tm構造体は、time.h をincludeすると使うことができる。
Rubyでは、ffiを扱うライブラリはfiddleとFFI(Ruby-FFI)の2種類があるが、下記はFiddleを使った例である。

    TM = struct [
      'int tm_sec',
      'int tm_min',
      'int tm_hour',
      'int tm_mday',
      'int tm_mon',
      'int tm_year',
      'int tm_wday',
      'int tm_yday',
      'int tm_isdst'
    ]

この場合は、TMのサイズは4×9=36である。これはWindowsではうまく動作する。しかし、LinuxやMacでは必ずしもうまくいくとは限らない。

スタック・オーバーフローの質問 Size of struct tm
にあるように、Linuxでは、tm構造体には追加のフィールドが定義されてサイズは56である。TMのサイズは56にしなければならない。

Ubuntuでは /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types/struct_tm.h にtm構造体の定義がある。

/* ISO C `broken-down time' structure.  */
struct tm
{
  int tm_sec;           /* Seconds. [0-60] (1 leap second) */
  int tm_min;           /* Minutes. [0-59] */
  int tm_hour;          /* Hours.   [0-23] */
  int tm_mday;          /* Day.     [1-31] */
  int tm_mon;           /* Month.   [0-11] */
  int tm_year;          /* Year - 1900.  */
  int tm_wday;          /* Day of week. [0-6] */
  int tm_yday;          /* Days in year.[0-365] */
  int tm_isdst;         /* DST.     [-1/0/1]*/

# ifdef __USE_MISC
  long int tm_gmtoff;       /* Seconds east of UTC.  */
  const char *tm_zone;      /* Timezone abbreviation.  */
# else
  long int __tm_gmtoff;     /* Seconds east of UTC.  */
  const char *__tm_zone;    /* Timezone abbreviation.  */
# endif
};

Fiddleで書く場合は、たとえばこんな感じ。

    TM = struct [
      'int tm_sec',
      'int tm_min',
      'int tm_hour',
      'int tm_mday',
      'int tm_mon',
      'int tm_year',
      'int tm_wday',
      'int tm_yday',
      'int tm_isdst'
      'long __tm_gmtoff',
      'const char *__tm_zone',
    ]

このような環境依存をきちんと解決するためには、C拡張ライブラリを作成して、

#include "tmsize.h"

void
Init_tmsize(void)
{
  struct tm tm;

  rb_require("fiddle");
  ID sym_mFiddle = rb_intern("Fiddle");
  VALUE rb_mFiddle = rb_const_get(rb_cObject, sym_mFiddle);
  rb_define_const(rb_mFiddle, "SIZEOF_STRUCT_TM", INT2FIX(sizeof(s)));
}

とすれば、Fiddleモジュールに、定数 Fiddle::SIZEOF_STRUCT_TM が定義される。
この定数の値は、Windowsでは36、Linuxでは例えば56になる。
これを利用して

require 'tmsize'

ptr = Fiddle::Pointer.new(Fiddle::SIZEOF_STRUCT_TM)
tm = LibUI::FFI::TM.new(ptr)

とすればよい。こうすれば、

    TM = struct [
      'int tm_sec',
      'int tm_min',
      'int tm_hour',
      'int tm_mday',
      'int tm_mon',
      'int tm_year',
      'int tm_wday',
      'int tm_yday',
      'int tm_isdst'
      # 追加のフィールドは無視
    ]

で大丈夫。今回はFiddleで書いたが、ruby-ffiでもだいたい同じようなことができる。

この記事は以上です。