从 Haskell 调用 Clojure 函数

Question

是否可以使用 FFI 或其他技巧从 Haskell（在 GHC 上）调用 Clojure 函数？在这里，我有兴趣留在 GHC 的范围内（即不使用弗雷格）。我也有兴趣将中央程序保留在 Haskell 中（这意味着应该从 Haskell 调用 Clojure 函数，反之亦然）。

如何操作？

Answer 1

一种简单的方法是使用 socket REPL or NRepl server 启动 Clojure 进程。这会启用基于套接字的 REPL，因此您可以使用套接字调用 Clojure 函数。

Answer 2

让我从广告开始inline-java which should make it pretty easy to call Clojure by just writing the Java code that calls the Clojure API。也就是说，因为我不是运行最先进的 GHC 8.0.2（并且有各种其他安装问题），所以我无法使用它。当（如果）我得到 inline-java 运行时，我将更新此解决方案。

我下面的解决方案首先通过 JNI 在 Clojure API 中为 Java 的 Java 方法创建一个 C 接口。然后，它使用 Haskell FFI 支持调用该 C 接口。您可能需要根据 JDK 和 JRE 的安装位置调整库并包含文件路径。如果一切正常，您应该会看到 7 打印到标准输出。这是 3 加上 Clojure 计算的 4。

设置

下载 Clojure 1.8.0 jar if you don't already have it. We'll be using the Java Clojure API。确保您已定义 LD_LIBRARY_PATH。在我使用的机器上，这意味着导出

export LD_LIBRARY_PATH="/usr/lib64/jvm/java/jre/lib/amd64/server/"

最后，这是一个使编译更容易的 makefile。您可能需要调整一些库并包含路径。

# makefile
all:
    gcc -O -c \
        -I /usr/lib64/jvm/java/include/ \
        -I /usr/lib64/jvm/java/include/linux/ \
        java.c
    ghc -O2 -Wall \
        -L/usr/lib64/jvm/java/jre/lib/amd64/server/ \
        -ljvm \
        clojure.hs \
        java.o

run:
    ./clojure

clean:
    rm -f java.o 
    rm -f clojure clojure.o clojure.hi

Clojure 函数的 C 接口

现在，我们将为所需的 JVM 和 Clojure 功能创建一个 C 接口。为此，我们将使用 JNI。我选择公开一个非常有限的接口：

create_vm 使用类路径上的 Clojure jar 初始化一个新的 JVM（如果将 Clojure jar 放在同一个文件夹以外的其他地方，请确保进行调整）
load_methods 查找我们需要的 Clojure 方法。值得庆幸的是 Java Clojure API 非常小，所以我们可以毫不费力地把几乎所有的函数都放在那里。我们还需要具有将数字或字符串之类的东西与相应的 Clojure 表示形式相互转换的函数。我只对 java.lang.Long（这是 Clojure 的默认整数类型）进行了此操作。
- readObj 换行 clojure.java.api.Clojure.read（使用 C 字符串）
- varObj 包装 clojure.java.api.Clojure.var 的一个 arg 版本（使用 C 字符串）
- varObjQualified 包装 clojure.java.api.Clojure.read 的两个 arg 版本（使用 C 字符串）
- longValue 将 Clojure long 转换为 C long
- newLong 将 C long 转换为 Clojure long
- invokeFn 调度到右元数的 clojure.lang.IFn.invoke。在这里，我只麻烦将其公开到 arity 2，但没有什么能阻止你走得更远。

代码如下：

// java.c
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <jni.h>

// Uninitialized Java natural interface
JNIEnv *env;
JavaVM *jvm;

// JClass for Clojure
jclass clojure, ifn, longClass;
jmethodID readM, varM, varQualM, // defined on 'clojure.java.api.Clojure'
          invoke[2],             // defined on 'closure.lang.IFn'
          longValueM, longC;     // defined on 'java.lang.Long'

// Initialize the JVM with the Clojure JAR on classpath. 
bool create_vm() {
  // Configuration options for the JVM
  JavaVMOption opts = {
    .optionString =  "-Djava.class.path=./clojure-1.8.0.jar",
  };
  JavaVMInitArgs args = {
    .version = JNI_VERSION_1_6,
    .nOptions = 1,
    .options = &opts,
    .ignoreUnrecognized = false,
  };

  // Make the VM
  int rv = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &args);
  if (rv < 0 || !env) {
    printf("Unable to Launch JVM %d\n",rv);
    return false;
  }
  return true;
}

// Lookup the classes and objects we need to interact with Clojure.
void load_methods() {

  clojure    = (*env)->FindClass(env, "clojure/java/api/Clojure");
  readM      = (*env)->GetStaticMethodID(env, clojure, "read", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Object;");
  varM       = (*env)->GetStaticMethodID(env, clojure, "var",  "(Ljava/lang/Object;)Lclojure/lang/IFn;");
  varQualM   = (*env)->GetStaticMethodID(env, clojure, "var",  "(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)Lclojure/lang/IFn;");

  ifn        = (*env)->FindClass(env, "clojure/lang/IFn");
  invoke[0]  = (*env)->GetMethodID(env, ifn, "invoke", "()Ljava/lang/Object;");
  invoke[1]  = (*env)->GetMethodID(env, ifn, "invoke", "(Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;");
  invoke[2]  = (*env)->GetMethodID(env, ifn, "invoke", "(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;");
  // Obviously we could keep going here. The Clojure API has 'invoke' for up to 20 arguments...

  longClass  = (*env)->FindClass(env, "java/lang/Long");
  longValueM = (*env)->GetMethodID(env, longClass, "longValue", "()J");
  longC      = (*env)->GetMethodID(env, longClass, "<init>",    "(J)V");
}

// call the 'invoke' function of the right arity on 'IFn'.
jobject invokeFn(jobject obj, unsigned n, jobject *args) {
  return (*env)->CallObjectMethodA(env, obj, invoke[n], (jvalue*)args);
}

// 'read' static method from 'Clojure' object.
jobject readObj(const char *cStr) {
  jstring str = (*env)->NewStringUTF(env, cStr);
  return (*env)->CallStaticObjectMethod(env, clojure, readM, str);
}

// 'var' static method from 'Clojure' object.
jobject varObj(const char* fnCStr) {
  jstring fn = (*env)->NewStringUTF(env, fnCStr);
  return (*env)->CallStaticObjectMethod(env, clojure, varM, fn);
}
// qualified 'var' static method from 'Clojure' object.
jobject varObjQualified(const char* nsCStr, const char* fnCStr) {
  jstring ns = (*env)->NewStringUTF(env, nsCStr);
  jstring fn = (*env)->NewStringUTF(env, fnCStr);
  return (*env)->CallStaticObjectMethod(env, clojure, varQualM, ns, fn);
}

Haskell C 函数接口

最后，我们使用Haskell的FFI来插入我们刚刚制作的C函数。这编译成一个可执行文件，它使用 Clojure 的 add 函数添加 3 和 4。在这里，我失去了为 readObj 和 varObj 创建函数的动力（主要是因为我的示例不需要它们）。

-- clojure.hs
{-# LANGUAGE GeneralizedNewtypeDeriving, ForeignFunctionInterface #-}

import Foreign
import Foreign.C.Types
import Foreign.C.String

-- Clojure objects are just Java objects, and jsvalue is a union with size 64
-- bits. Since we are cutting corners, we might as well just derive 'Storable'
-- from something else that has the same size - 'CLong'.
newtype ClojureObject = ClojureObject CLong deriving (Storable)

foreign import ccall "load_methods" load_methods :: IO ()
foreign import ccall "create_vm" create_vm :: IO ()
foreign import ccall "invokeFn" invokeFn :: ClojureObject -> CUInt -> Ptr ClojureObject -> IO ClojureObject
-- foreign import ccall "readObj" readObj :: CString -> IO ClojureObject
-- foreign import ccall "varObj" varObj :: CString -> IO ClojureObject
foreign import ccall "varObjQualified" varObjQualified :: CString -> CString -> IO ClojureObject
foreign import ccall "newLong" newLong :: CLong -> ClojureObject
foreign import ccall "longValue" longValue :: ClojureObject -> CLong

-- | In order for anything to work, this needs to be called first.
loadClojure :: IO ()
loadClojure = create_vm *> load_methods

-- | Make a Clojure function call
invoke :: ClojureObject -> [ClojureObject] -> IO ClojureObject
invoke fn args = do
  args' <- newArray args
  let n = fromIntegral (length args)
  invokeFn fn n args'

-- | Make a Clojure number from a Haskell one
long :: Int64 -> ClojureObject
long l = newLong (CLong l)

-- | Make a Haskell number from a Clojure one
unLong :: ClojureObject -> Int64
unLong cl = let CLong l = longValue cl in l

-- | Look up a var in Clojure based on the namespace and name
varQual :: String -> String -> IO ClojureObject
varQual ns fn = withCString ns (\nsCStr ->
                withCString fn (\fnCStr -> varObjQualified nsCStr fnCStr))

main :: IO ()
main = do
  loadClojure
  putStrLn "Clojure loaded"

  plus <- varQual "clojure.core" "+"
  out <- invoke plus [long 3, long 4]
  print $ unLong out -- prints "7" on my tests

试试吧！

编译应该只是 make all 和运行 make run.

限制

由于这只是一个概念验证，因此有很多问题需要修复：

所有 Clojure 原始类型的正确转换
完成后拆除 JVM！
确保我们不会在任何地方引入内存泄漏（我们可能会在 newArray 中这样做）
在 Haskell
还有很多！

也就是说，它有效！

从 Haskell 调用 Clojure 函数

Calling a Clojure Function from Haskell

haskell

jvm

clojure

ffi

设置

Clojure 函数的 C 接口

Haskell C 函数接口

试试吧！

限制