最簡(jiǎn)單的CGO程序

//cgo.go
package main

import "C"

func main(){
?? ?println("hello cgo")
}

上述代碼是一個(gè)完整的CGO程序，通過(guò)import "C"語(yǔ)句啟動(dòng)了CGO特性，go build命令會(huì)在編譯和鏈接階段啟動(dòng)gcc編譯器

源碼方式調(diào)用C函數(shù)

cgoTest.h

void SayHello(const char* s);

cgoTest.c

#include <stdio.h>
#include "cgoTest.h"

void SayHello(const char* s) {
? ? puts(s);
}

main.go

package main

/*
#include <cgoTest.h>
?*/
import "C"

func main(){
?? ?C.SayHello(C.CString("Hello world\n"))
}

上述.c文件也可以是.cpp文件，前提是編譯時(shí)需要g++

cgoTest.cpp

#include <iostream>

extern "C" {
? ? #include "cgo01.h"
}

void SayHello(const char* s) {
? ? std::cout << s;
}

上述.c和.cpp的不同實(shí)現(xiàn)都實(shí)現(xiàn)了SayHello函數(shù)，說(shuō)明解放了函數(shù)的實(shí)現(xiàn)者，那如果是這種情況，可不可以使用go實(shí)現(xiàn)SayHello函數(shù)呢？

答案是可以的，這種技術(shù)也稱(chēng)為面向C語(yǔ)言接口(.h中的接口聲明)的編程技術(shù)，該技術(shù)不僅僅可以解放函數(shù)的實(shí)現(xiàn)者，同時(shí)也可以簡(jiǎn)化函數(shù)的使用者。

cgoTest.go

package main

import "C"

import "fmt"

//export SayHello
func SayHello(s *C.char){
?? ?fmt.Print(C.GoString(s)) ?//注意：這里是C.GoString
}

注意：上述main.go文件在使用C函數(shù)CString后在程序退出前沒(méi)有釋放C.CString創(chuàng)建的字符串會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，但是對(duì)于這個(gè)小程序來(lái)說(shuō)，這樣是沒(méi)有問(wèn)題的，因?yàn)槌绦蛲瞥龊蟛僮飨到y(tǒng)會(huì)自動(dòng)回收程序的所有資源

改進(jìn)后的main.go代碼

package main

/*
#include <cgoTest.h>
#include <stdlib.h>
?*/
import "C"
import "unsafe"

func main(){
?? ?cs := C.CString("CPP Hello world\n")
?? ?C.SayHello(cs)
?? ?C.free(unsafe.Pointer(cs))
}

當(dāng)然也有其他方法可以避免這種麻煩的情況出現(xiàn)，而且只需要一個(gè)go文件就可以實(shí)現(xiàn)面向C語(yǔ)言的編程

main.go (只有這一個(gè)文件)

//+build go1.10
package main

//void SayHello(_GoString_ s); //Go1.10中CGO新增的預(yù)定義C語(yǔ)言類(lèi)型，用來(lái)表示Go語(yǔ)言字符串
import "C"
import "fmt"

//export SayHello
func SayHello(s string){ //注意這里變量類(lèi)型為Go 中的string
?? ?fmt.Print(s)
}
func main(){
?? ?C.SayHello("Hello CGO\n")
}

上面代碼執(zhí)行時(shí)先從Go語(yǔ)言的main函數(shù)開(kāi)始，到CGO自動(dòng)生成的C語(yǔ)言版本SayHello橋接函數(shù)，最后到Go語(yǔ)言環(huán)境的SayHello函數(shù)，是不是有一種合久必分、分久必合的感覺(jué)，這也是CGO編程的精華所在。

內(nèi)部機(jī)制

如果在一個(gè)go文件中出現(xiàn)了import "C" 指令則表示將調(diào)用cgo命令生成的對(duì)應(yīng)的中間文件，下圖是cgo生成的中間文件的示意圖：

在保證go build 沒(méi)問(wèn)題的情況下執(zhí)行如下命令就可以生成中間文件

go tool cgo main.go

生成的中間文件在_obj目錄下

為了在C語(yǔ)言中使用Go語(yǔ)言定義的函數(shù)，我們需要將Go代碼編譯為一個(gè)C靜態(tài)庫(kù)

go build -buildmode=c-archive -o SayHello.a  cgoTest.go

如果沒(méi)有錯(cuò)誤的話，會(huì)生成一個(gè)SayHello.a靜態(tài)庫(kù)和SayHello.h頭文件

既然提到了靜態(tài)庫(kù)的生成，順便也說(shuō)一下Go生成C動(dòng)態(tài)庫(kù)

go build -buildmode=c-shared -o SayHello.so cgoTest.go

編譯和鏈接參數(shù)

編譯和鏈接參數(shù)是每一個(gè)C/C++程序員需要經(jīng)常面對(duì)的問(wèn)題。構(gòu)建每一個(gè)C/C++應(yīng)用均需要經(jīng)過(guò)編譯和鏈接兩個(gè)步驟，CGO也是如此

編譯參數(shù)：CFLAGS/CPPFLAGS/CXXFLAGS

編譯參數(shù)主要是頭文件的檢索路徑，預(yù)定義的宏等參數(shù)。理論上來(lái)說(shuō)C和C++是完全獨(dú)立的兩個(gè)編程語(yǔ)言，它們可以有著自己獨(dú)立的編譯參數(shù)。 但是因?yàn)镃++語(yǔ)言對(duì)C語(yǔ)言做了深度兼容，甚至可以將C++理解為C語(yǔ)言的超集，因此C和C++語(yǔ)言之間又會(huì)共享很多編譯參數(shù)。 因此CGO提供了CFLAGS/CPPFLAGS/CXXFLAGS三種參數(shù)，其中CFLAGS對(duì)應(yīng)C語(yǔ)言編譯參數(shù)(以.c后綴名)、 CPPFLAGS對(duì)應(yīng)C/C++ 代碼編譯參數(shù)(.c,.cc,.cpp,.cxx)、CXXFLAGS對(duì)應(yīng)純C++編譯參數(shù)(.cc,.cpp,*.cxx)

鏈接參數(shù)：LDFLAGS

鏈接參數(shù)主要包含要鏈接庫(kù)的檢索目錄和要鏈接庫(kù)的名字。因?yàn)闅v史遺留問(wèn)題，鏈接庫(kù)不支持相對(duì)路徑，我們必須為鏈接庫(kù)指定絕對(duì)路徑。 cgo 中的 ${SRCDIR} 為當(dāng)前目錄的絕對(duì)路徑。經(jīng)過(guò)編譯后的C和C++目標(biāo)文件格式是一樣的，因此LDFLAGS對(duì)應(yīng)C/C++共同的鏈接參數(shù)

CGO在使用C/C++資源的時(shí)候一般有三種形式：直接使用源碼；鏈接靜態(tài)庫(kù)；鏈接動(dòng)態(tài)庫(kù)。直接使用源碼就是在import "C"之前的注釋部分包含C代碼，或者在當(dāng)前包中包含C/C++源文件。鏈接靜態(tài)庫(kù)和動(dòng)態(tài)庫(kù)的方式比較類(lèi)似，都是通過(guò)在LDFLAGS選項(xiàng)指定要鏈接的庫(kù)方式鏈接

通過(guò)靜態(tài)庫(kù)的方式調(diào)用C函數(shù)

如果CGO中引入的C/C++資源有代碼而且代碼規(guī)模也比較小，直接使用源碼是最理想的方式，但很多時(shí)候我們并沒(méi)有源代碼，或者從C/C++源代碼開(kāi)始構(gòu)建的過(guò)程異常復(fù)雜，這種時(shí)候使用C靜態(tài)庫(kù)也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。靜態(tài)庫(kù)因?yàn)槭庆o態(tài)鏈接，最終的目標(biāo)程序并不會(huì)產(chǎn)生額外的運(yùn)行時(shí)依賴(lài)，也不會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)庫(kù)特有的跨運(yùn)行時(shí)資源管理的錯(cuò)誤。不過(guò)靜態(tài)庫(kù)對(duì)鏈接階段會(huì)有一定要求：靜態(tài)庫(kù)一般包含了全部的代碼，里面會(huì)有大量的符號(hào)，如果不同靜態(tài)庫(kù)之間出現(xiàn)了符號(hào)沖突則會(huì)導(dǎo)致鏈接的失敗

假設(shè)dirname 下有filename.c文件和filename.h文件，則生成靜態(tài)庫(kù)的命令為

$ cd ./dirname
$ gcc -c -o filename.o filename.c
$ ar rcs libfilename.a filename.o

使用靜態(tài)庫(kù)中的C函數(shù)

package main

//#cgo CFLAGS: -I./dirname
//#cgo LDFLAGS: -L${SRCDIR}/dirname -lfilename
//
//#include "filename.h"
import "C"
import "fmt"

func main() {
? ? fmt.Println(C.filename_func())
}

通過(guò)動(dòng)態(tài)庫(kù)的方式調(diào)用C函數(shù)

動(dòng)態(tài)庫(kù)出現(xiàn)的初衷是對(duì)于相同的庫(kù)，多個(gè)進(jìn)程可以共享同一個(gè)，以節(jié)省內(nèi)存和磁盤(pán)資源。但是在磁盤(pán)和內(nèi)存已經(jīng)白菜價(jià)的今天，這兩個(gè)作用已經(jīng)顯得微不足道了，那么除此之外動(dòng)態(tài)庫(kù)還有哪些存在的價(jià)值呢？從庫(kù)開(kāi)發(fā)角度來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)庫(kù)可以隔離不同動(dòng)態(tài)庫(kù)之間的關(guān)系，減少鏈接時(shí)出現(xiàn)符號(hào)沖突的風(fēng)險(xiǎn)。而且對(duì)于windows等平臺(tái)，動(dòng)態(tài)庫(kù)是跨越VC和GCC不同編譯器平臺(tái)的唯一的可行方式

動(dòng)態(tài)庫(kù)的生成

gcc -shared -o libfinename.so filename.c

對(duì)于CGO 來(lái)說(shuō)，使用動(dòng)態(tài)庫(kù)和靜態(tài)庫(kù)是一樣的

package main

//#cgo CFLAGS: -I./dirname
//#cgo LDFLAGS: -L${SRCDIR}/dirname -lfilename
//
//#include "filename.h"
import "C"
import "fmt"

func main() {
? ? fmt.Println(C.filename_func())
}

到此這篇關(guān)于淺談go中cgo的幾種使用方式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)go cgo使用內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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