Rust 程序适配 OpenHarmony 实践：以 sd 工具为例

穆雄雄2025-11-16 6:05

前言

HarmonyOS 作为新一代操作系统，正在构建丰富的应用生态。在这个过程中，除了传统的 C/C++ 应用，越来越多的现代编程语言也开始支持 HarmonyOS 平台。本文通过 sd（一个用 Rust 编写的查找替换工具）的适配实践，证明了 Rust 语言编写的程序完全可以编译运行在 HarmonyOS 上，为鸿蒙生态的发展提供了新的可能性。

目录

先来看效果

Rust 与 HarmonyOS：为什么重要

Rust 的优势

Rust 作为一门现代系统编程语言，具有以下特点：

  • 内存安全：编译时保证内存安全，避免常见的内存错误
  • 高性能：零成本抽象，性能接近 C/C++
  • 并发安全：内置并发安全保证，避免数据竞争
  • 跨平台：优秀的交叉编译支持
  • 生态丰富：Crates.io 上有大量高质量库

HarmonyOS 生态需求

HarmonyOS 作为新一代操作系统，需要：

  • 丰富的应用生态：各种类型的应用和工具
  • 高质量软件：安全、可靠、高性能的软件
  • 开发者友好：支持多种编程语言和开发方式
  • 原生性能：充分利用系统能力

为什么 Rust 适配 HarmonyOS 很重要

  1. 扩展生态：为 HarmonyOS 带来更多 Rust 生态的优秀工具和库
  2. 提升质量：Rust 的内存安全特性有助于构建更可靠的软件
  3. 吸引开发者：让 Rust 开发者也能参与 HarmonyOS 生态建设
  4. 性能优势：Rust 程序的性能优势可以充分利用 HarmonyOS 的硬件能力

sd 工具简介

sd (s earch & displace) 是一个用 Rust 编写的直观查找与替换命令行工具。

项目特点

  • 语言：Rust
  • 构建系统：Cargo
  • 主要依赖 ：
    • regex：正则表达式引擎
    • rayon：并行处理
    • memmap2：内存映射文件
    • clap：命令行参数解析

为什么选择 sd 作为适配案例

  1. 纯 Rust 实现：完全使用 Rust 编写，没有 C/C++ 依赖
  2. 实用性强：日常开发中常用的工具
  3. 性能优秀 ：比传统 sed 快 2-12 倍
  4. 代码质量高：Rust 生态中的优秀项目

适配过程概述

项目信息

适配步骤

  1. 环境准备：配置 HarmonyOS SDK 和 Rust 工具链
  2. 代码修改：移除 nightly 特性，修复兼容性问题
  3. 构建配置：配置 Rust 交叉编译到 HarmonyOS
  4. 构建测试：验证构建过程和输出
  5. 打包发布：生成 HNP 包和 tar.gz 压缩包

适配结果

✅ 成功构建 ：生成了可在 HarmonyOS 上运行的二进制文件

✅ 性能保持 ：保持了 Rust 程序的性能优势

✅ 功能完整 ：所有功能正常工作

✅ 打包成功：生成了标准的 HNP 包

关键技术要点

1. Rust 交叉编译到 HarmonyOS

HarmonyOS 使用 musl libc，因此选择 aarch64-unknown-linux-musl 作为 Rust target：

bash 复制代码 
# 安装目标平台
rustup target add aarch64-unknown-linux-musl

2. 链接器配置

关键是通过 .cargo/config.toml 配置使用 HarmonyOS SDK 的链接器：

toml 复制代码 
[target.aarch64-unknown-linux-musl]
linker = "clang"
rustflags = [
    "-C", "link-arg=--target=aarch64-linux-ohos",
    "-C", "link-arg=--sysroot=${SYSROOT}",
    "-C", "link-arg=--ld-path=${LD}",
    "-C", "link-arg=-fuse-ld=lld",
]

3. 环境变量配置

设置交叉编译相关的环境变量：

bash 复制代码 
export TARGET_CC="${CC}"           # HarmonyOS SDK 的 clang
export TARGET_CXX="${CXX}"         # HarmonyOS SDK 的 clang++
export TARGET_AR="${AR}"           # HarmonyOS SDK 的 llvm-ar
export TARGET_LD="${LD}"           # HarmonyOS SDK 的 ld.lld
export TARGET_CFLAGS="${CFLAGS}"   # 编译标志
export TARGET_LDFLAGS="${LDFLAGS}" # 链接标志

4. 构建命令

bash 复制代码 
cargo build --release --target aarch64-unknown-linux-musl

遇到的挑战与解决方案

挑战一：Nightly 特性依赖

问题 ：源代码中声明了 #![feature(try_blocks)]，但实际未使用。

解决方案：移除未使用的 nightly 特性声明，使用 stable 工具链。

rust 复制代码 
// 修改前
#![feature(try_blocks)]

// 修改后
// Removed nightly feature: #![feature(try_blocks)]
// This feature is not actually used in the code

意义：证明了 Rust stable 工具链完全可以适配 HarmonyOS，无需依赖 nightly 特性。

挑战二：链接器集成

问题：Rust 默认使用系统链接器，需要集成 HarmonyOS SDK 的链接器。

解决方案 ：通过 .cargo/config.toml 配置自定义链接器和链接参数。

意义：展示了如何将 Rust 构建系统与 HarmonyOS SDK 工具链集成。

挑战三：Unsafe 代码兼容性

问题：Rust 2024 版本对 unsafe 代码有更严格的要求。

解决方案 ：在 unsafe fn 中添加显式的 unsafe 块。

rust 复制代码 
pub(crate) unsafe fn make_mmap(path: &PathBuf) -> Result<Mmap> {
    unsafe {
        Ok(Mmap::map(&File::open(path)?)?)
    }
}

意义：确保代码符合最新的 Rust 标准，提高代码质量。

挑战四：构建系统识别

问题 ：初始构建脚本错误地使用了 make，但 Rust 项目使用 cargo。

解决方案：识别项目类型，使用正确的构建工具。

意义：强调了理解项目构建系统的重要性。

构建流程详解

完整的构建脚本

bash 复制代码 
#!/bin/bash
# sd HarmonyOS 构建脚本

export SD_INSTALL_HNP_PATH=${HNP_PUBLIC_PATH}/sd.org/sd_1.0.1

# 创建安装目录
mkdir -p ${SD_INSTALL_HNP_PATH}/bin
mkdir -p ${SD_INSTALL_HNP_PATH}/share/man/man1

# 清理构建
cargo clean || true

# 使用 stable 工具链
export RUSTUP_TOOLCHAIN=stable

# 配置交叉编译环境变量
export TARGET_CC="${CC}"
export TARGET_CXX="${CXX}"
export TARGET_AR="${AR}"
export TARGET_LD="${LD}"

# 创建 Cargo 配置文件
mkdir -p .cargo
cat > .cargo/config.toml << CARGO_CONFIG
[target.aarch64-unknown-linux-musl]
linker = "${CC}"
rustflags = [
    "-C", "link-arg=--target=aarch64-linux-ohos",
    "-C", "link-arg=--sysroot=${SYSROOT}",
    "-C", "link-arg=--ld-path=${LD}",
    "-C", "link-arg=-fuse-ld=lld",
]
CARGO_CONFIG

# 安装 target（如果未安装）
RUST_TARGET="aarch64-unknown-linux-musl"
if ! rustup target list --installed | grep -q "^${RUST_TARGET}$"; then
    rustup target add ${RUST_TARGET}
fi

# 构建
cargo build --release --target ${RUST_TARGET}

# 安装
install -m 0755 target/${RUST_TARGET}/release/sd ${SD_INSTALL_HNP_PATH}/bin/sd

# 打包
${HNP_TOOL} pack -i ${SD_INSTALL_HNP_PATH} -o ${ARCHIVE_PATH}/
tar -zvcf ${ARCHIVE_PATH}/ohos_sd_1.0.1.tar.gz sd_1.0.1/

构建流程说明

  1. 环境准备：设置路径和工具链
  2. 清理构建：清理之前的构建产物
  3. 配置交叉编译 ：创建 .cargo/config.toml
  4. 安装 Target ：安装 aarch64-unknown-linux-musl target
  5. 构建项目 ：使用 cargo build --release --target
  6. 安装文件：安装二进制文件和文档
  7. 打包发布：生成 HNP 包和 tar.gz

验证与测试

构建输出

成功构建后生成：

  • sd.hnp (914KB) - HarmonyOS Native Package 格式
  • ohos_sd_1.0.1.tar.gz (917KB) - tar.gz 压缩包

功能验证

构建的二进制文件保持了所有功能：

  • ✅ 字符串替换
  • ✅ 正则表达式替换
  • ✅ 文件原地修改
  • ✅ 管道输入处理
  • ✅ 多文件处理

性能验证

Rust 程序的性能优势得到保持：

  • 比传统 sed 快 2-12 倍
  • 内存使用效率高
  • 并发处理能力强

Rust 适配 HarmonyOS 的通用方法

基于 sd 的适配经验，总结出 Rust 程序适配 HarmonyOS 的通用方法：

1. 项目评估

检查清单：

  • 项目是否使用 Rust stable 特性（避免 nightly 依赖）
  • 是否有系统特定的依赖（需要检查兼容性）
  • 是否使用 FFI（Foreign Function Interface）
  • 构建系统是 Cargo 还是其他

2. 环境配置

必需配置：

bash 复制代码 
# Rust target
rustup target add aarch64-unknown-linux-musl

# 环境变量
export TARGET_CC="${CC}"
export TARGET_CXX="${CXX}"
export TARGET_AR="${AR}"
export TARGET_LD="${LD}"

3. Cargo 配置

创建 .cargo/config.toml：

toml 复制代码 
[target.aarch64-unknown-linux-musl]
linker = "clang"
rustflags = [
    "-C", "link-arg=--target=aarch64-linux-ohos",
    "-C", "link-arg=--sysroot=${SYSROOT}",
    "-C", "link-arg=--ld-path=${LD}",
    "-C", "link-arg=-fuse-ld=lld",
]

4. 代码修改

常见修改：

  • 移除未使用的 nightly 特性
  • 修复 unsafe 代码兼容性
  • 处理平台特定的代码（使用 #[cfg]）
  • 检查依赖库的兼容性

5. 构建与测试

构建命令：

bash 复制代码 
cargo build --release --target aarch64-unknown-linux-musl

测试要点：

  • 功能完整性测试
  • 性能测试
  • 兼容性测试

对鸿蒙生态的意义

1. 扩展生态范围

Rust 适配 HarmonyOS 为鸿蒙生态带来了：

  • 更多工具：Rust 生态中的优秀命令行工具
  • 更多库：Crates.io 上的丰富库资源
  • 更多开发者：吸引 Rust 社区参与鸿蒙开发

2. 提升软件质量

Rust 的特性有助于构建更高质量的软件：

  • 内存安全：减少内存相关错误
  • 并发安全：避免数据竞争问题
  • 类型安全：编译时捕获更多错误

3. 性能优势

Rust 程序的性能优势：

  • 零成本抽象：高级特性不影响性能
  • 优化充分：LLVM 后端优化
  • 并发高效：优秀的并发处理能力

4. 开发体验

Rust 的开发体验优势：

  • 工具链完善：Cargo 包管理器
  • 文档丰富：优秀的文档系统
  • 社区活跃：活跃的开源社区

成功案例：sd 工具

适配成果

  • ✅ 成功构建：完全使用 Rust stable 工具链
  • ✅ 功能完整：所有功能正常工作
  • ✅ 性能保持：保持了 Rust 的性能优势
  • ✅ 标准打包：生成了标准的 HNP 包

技术验证

通过 sd 的适配，验证了：

  1. Rust stable 工具链完全支持 HarmonyOS
  2. Rust 交叉编译机制可以很好地集成 HarmonyOS SDK
  3. Rust 程序的性能优势在 HarmonyOS 上得到保持
  4. 标准的 Rust 项目可以无缝适配 HarmonyOS

可复用的经验

sd 的适配经验可以应用到其他 Rust 项目：

  • 纯 Rust 项目：完全使用 Rust 编写的项目
  • 命令行工具：各种 CLI 工具
  • 系统工具：系统管理和维护工具
  • 数据处理工具：文本处理、数据分析等工具

适用场景

适合适配的 Rust 项目类型

  1. 命令行工具

    • 文本处理工具（如 sd、ripgrep）
    • 系统管理工具
    • 开发工具

  2. 系统服务

    • 后台服务程序
    • 网络服务
    • 数据处理服务

  3. 库和框架

    • 通用库
    • 框架组件
    • 工具库

不适合的场景

  1. GUI 应用：需要特定的 GUI 框架支持
  2. 系统底层：需要直接访问硬件或内核
  3. 平台特定：严重依赖特定平台特性

最佳实践

1. 项目选择

优先选择：

  • ✅ 使用 Rust stable 特性
  • ✅ 纯 Rust 实现（无 C/C++ 依赖）
  • ✅ 标准库和常见 crate 依赖
  • ✅ 活跃维护的项目

谨慎选择：

  • ⚠️ 大量使用 nightly 特性
  • ⚠️ 依赖平台特定的系统调用
  • ⚠️ 需要特定硬件支持

2. 适配步骤

标准流程：

  1. 评估项目：检查依赖和特性使用
  2. 环境准备：配置 SDK 和工具链
  3. 代码修改：修复兼容性问题
  4. 构建配置：配置交叉编译
  5. 构建测试：验证构建和功能
  6. 打包发布：生成 HNP 包

3. 常见问题处理

问题排查清单：

  • 检查 Rust 版本和工具链
  • 验证 target 是否正确安装
  • 检查链接器配置
  • 验证环境变量设置
  • 检查依赖库兼容性

总结与展望

核心结论

通过 sd 工具的适配实践，我们证明了：

Rust 语言编写的程序完全可以编译运行在 HarmonyOS 上，为鸿蒙生态的发展提供了新的可能性。

关键发现

  1. 技术可行性：Rust stable 工具链完全支持 HarmonyOS
  2. 集成方案：通过 Cargo 配置可以很好地集成 HarmonyOS SDK
  3. 性能保持：Rust 程序的性能优势得到保持
  4. 开发体验：适配过程相对简单，可复用性强

对开发者的意义

  1. Rust 开发者：可以参与 HarmonyOS 生态建设
  2. HarmonyOS 开发者：可以使用更多 Rust 生态的工具和库
  3. 生态建设者：为 HarmonyOS 生态带来更多可能性

未来展望

  1. 工具链完善：期待官方 Rust 工具链支持
  2. 生态扩展：更多 Rust 项目适配 HarmonyOS
  3. 社区建设：建立 Rust + HarmonyOS 开发者社区
  4. 最佳实践：总结更多适配经验和最佳实践

行动建议

对于想要将 Rust 项目适配到 HarmonyOS 的开发者：

  1. 选择合适的项目：优先选择纯 Rust、使用 stable 特性的项目
  2. 参考成功案例 ：学习 sd 等成功案例的适配经验
  3. 逐步验证：从简单项目开始，逐步验证适配方案
  4. 分享经验：将适配经验分享给社区，共同推进生态发展

参考资源

项目资源

技术文档

结语

通过 sd 工具的适配实践，我们不仅成功地将一个优秀的 Rust 工具带到了 HarmonyOS 平台，更重要的是证明了 Rust 语言完全可以适配 HarmonyOS。这为鸿蒙生态的发展开辟了新的道路，也为 Rust 开发者参与 HarmonyOS 生态建设提供了可能。

我们相信，随着更多 Rust 项目的适配，HarmonyOS 生态将变得更加丰富和强大。同时，这也将吸引更多 Rust 开发者关注和参与 HarmonyOS 的发展，形成良性的生态循环。

让我们一起，用 Rust 为 HarmonyOS 生态添砖加瓦！

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