C2Rust

传统的C2Rust是一个整体的、流水线式的过程。我们将这个过程拆解成多个独立的子任务，每个子任务由一个专门的专家智能体负责。

考虑agent角色定位

项目分析与预处理agent

(Project Analysis & Preprocessing Agent)

• 负责理解整个C项目的结构
• 任务：
  • 解析Makefile，CmakeLists.txt或其他建构系统，识别源文件、头文件、编译标志
  • 运行C预处理器（如clang -E），将宏展开、处理条件编译，生成一个纯净的C代码版本，供后续智能体使用
  • 构建项目的依赖图，了解文件之间的相互关系

C语言语法与AST解析专家

 (C Syntax & AST Parsing Agent)
 - 将预处理后的C代码转换成AST（抽象语法树）
 - 任务：
 - 使用clang/llvm的库（libclang）来解析C代码，生成精确的AST
 - 将AST序列化成一种通用格式，方便其他智能体消费和查询，而无需每个智能体都重新解析
 - 提供一个查询接口，允许其他智能体查询特定节点的信息（如类型，变量，函数定义等）

类型系统转换专家

(Type System Translation Agent)

• 负责将C语言的类型映射到Rust
• 任务：
  • 基本类型映射：int->i32,char*->*mut i8…
  • 符合类型转换
    • struct -> struct 或 #[repr(C)] struct。
    • union -> union 或 #[repr(C)] union。
    • enum -> enum。
  • 函数指针转换void (*)(int) -> Option<unsafe extern "C" fn(i32)>。
  • 管理类型的全局上下文，确保在整个项目中类型定义的一致性

函数与逻辑转换专家

(Function & Logic Translation Agent)

• 将C函数的函数体和控制流翻译成等效的rust代码
• 任务
  • 逐个翻译函数
  • 转换表达式、赋值语句和函数调用
  • 处理控制流：for 循环、while 循环、if-else 分支、switch-case 到 Rust 的 match。
  • 特殊情况处理：如goto语句，在rust中通常要重构成循环或loop+break

内存与指针安全专家

(Memory & Pointer Safety Agent)
！！！核心

• 负责处理所有与指针和内存相关的操作，并尽可能生成安全的 Rust 代码。

任务：

• 指针翻译：将 C 的指针操作（解引用 *, 取地址 &）翻译成 Rust 的裸指针（*mut T, *const T）。
• unsafe块生成：所有裸指针操作、外部函数调用、union字段访问都必须被包裹在unsafe块中。
• 生命周期和所有权分析：尝试分析简单的指针使用模式，并将其重构为 Rust 的引用（&T, &mut T）或智能指针（Box<T>）。这是一个非常具有挑战性的任务，可以作为系统的长期优化目标。
• 处理 malloc/free，将其转换为 Rust 的内存管理方式，或保留为 FFI 调用。

Rust代码生成与格式化专家

(Rust Code Generation & Formatting Agent)

• 将其他智能体生成的中间表示（IR）或翻译片段整合成最终的、格式正确的 .rs 文件。
  任务：
• 根据类型专家和函数专家的输出，生成 Rust 的 struct, enum, fn 定义。
• 将所有代码片段组合成一个完整的、可编译的 Rust 模块。
• 自动插入必要的 use 语句和 extern crate。
• 调用 rustfmt 对生成的代码进行格式化，保证代码风格统一。
• 生成 Cargo.toml 文件，包括依赖项和构建配置

编排与协调核心

• 作为所有智能体的“大脑”或“项目经理”，负责调度和协调它们的工作流程。
• 任务:
  • 接收用户输入的 C 项目路径。
  • 按顺序调用各个专家智能体：
    1. 启动 项目分析专家 获取编译单元和标志。
    2. 对每个编译单元，调用 AST解析专家 生成 AST。
    3. 调用 类型专家 建立全局类型映射表。
    4. 并行或串行地让 函数与逻辑专家 和 内存安全专家 合作翻译所有函数。
    5. 最后，让 代码生成专家 汇总所有结果，输出最终的 Rust 项目。
  • 管理智能体之间的数据流，例如将 AST 传递给类型专家和函数专家。

定义工作流程（workflow）

• 输入：用户提供一个C语言项目
• 阶段一：分析（analysis）
  • Orchestrator 启动 Project Analysis Agent。
  • Project Analysis Agent 分析构建系统，确定要编译的文件列表和编译选项
• 阶段二：解析（parsing）
  • Orchestrator 对每个 C 文件，指示 AST Parsing Agent 生成并存储 AST。
  • 所有 AST 形成一个可供查询的“知识库”。
• 阶段三：翻译（translation）
  • Orchestrator 首先调用 Type System Agent 遍历所有 AST，建立一个全局的类型转换映射。
  • 然后，Orchestrator 遍历所有函数定义，让 Function & Logic Agent 和 Memory Safety Agent 协同工作，将函数体翻译成 Rust 代码的中间表示。这两个智能体需要频繁通信，例如函数专家处理一个赋值语句，如果涉及指针，就需要咨询内存安全专家如何生成 unsafe 代码。
• 阶段四：生成（generation）
  • Orchestrator 收集所有翻译完成的类型和函数片段。
  • Code Generation Agent 将这些片段组合成 .rs 文件，生成 Cargo.toml，并运行 rustfmt。
• 输出：一个结构完整、可以尝试用 cargo build 编译的 Rust 项目。

智能体框架可以考虑采用现有的，如LangChain，AutoGen等