5.3 KiB
CGO版本
Go语言开源初期就支持通过CGO和C语言保持交互。CGO通过导入一个虚拟的"C"
包来访问C语言中的函数。下面是CGO版本的“Hello World”程序:
package main
// #include <stdio.h>
// #include <stdlib.h>
import "C"
import "unsafe"
func main() {
msg := C.CString("Hello, World!\n")
defer C.free(unsafe.Pointer(msg))
C.fputs(msg, C.stdout)
}
先通过C.CString
函数将Go语言字符串转为C语言字符串,然后调用C语言的C.fputs
函数向标准输出窗口打印转换后的C字符串。defer
延迟语句保证程序返回前通过C.free
释放分配的C字符串。需要注意的是, CGO不支持C语言中的可变参数函数(因为Go语言每次函数调用的栈帧大小是固定的,而且Go语言中可变参数语法只是切片的一个语法糖而已),因此在Go语言中是无法通过CGO访问C语言的printf
等可变参数函数的。同时,CGO只能访问C语言的函数、变量和简单的宏定义常量,CGO并不支持访问C++语言的符号(C++和C语言符号的名字修饰规则不同,CGO采用C语言的名字修饰规则)。
其实CGO不仅仅用于在Go语言中调用C语言函数,还可以用于导出Go语言函数给C语言函数调用。在用Go语言编写生成C语言的静、动态库时,也可以用CGO导出对应的接口函数。正是CGO的存在,才保证了Go语言和C语言资源的双向互通,同时保证了Go语言可以继承C语言已有的庞大的软件资产。
SWIG版本
Go语言开源初期除了支持通过CGO访问C语言资源外,还支持通过SWIG访问C/C++接口。SWIG是从2010年10月04日发布的SWIG-2.0.1版本开始正式支持Go语言的。可以将SWIG看作一个高级的CGO代码自动生成器,同时通过生成C语言桥接代码增加了对C++类的支持。下面是SWIG版本的"Hello World"程序:
首先是创建一个hello.cc
文件,里面有SayHello
函数用于打印(这里的SayHello
函数采用C++的名字修饰规则):
#include <iostream>
void SayHello() {
std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
}
然后创建一个hello.swigcxx
文件,以SWIG语法导出上面的C++函数SayHello
:
%module main
%inline %{
extern void SayHello();
%}
然后在Go语言中直接访问SayHello
函数(首字母自动转为大写字母):
package main
import (
hello "."
)
func main() {
hello.SayHello()
}
需要将上述3个文件放到同一个目录中,并且hello.swigcxx
和Go文件对应同一个包。系统除了需要安装Go语言环境外,还需要安装对应版本的SWIG工具。最后运行go build
就可以构建了。
注: 在Windows系统下, 路径最长为260个字符. 这个程序生成的中间cgo文件可能导致某些文件的绝对路径长度超出Windows系统限制, 可能导致程序构建失败. 这是由于go build
调用swig和cgo等命令生成中间文件时生成的不合适的超长文件名导致(作者提交ISSUE3358,Go1.8已经修复)。
Go汇编语言版本
Go语言底层使用了自己独有的跨操作系统汇编语言,该汇编语言是从Plan9系统的汇编语言演化而来。Go汇编语言并不能独立使用,它是属于Go语言的一个组成部分,必须以Go语言包的方式被组织。下面是Go汇编语言版本的“Hello World”程序:
先创建一个main.go
文件,以Go语言的语法声明包和声明汇编语言对应的函数签名,函数签名不能有函数体:
package main
func main()
然后创建main_amd64.s
文件,对应Go汇编语言实现AMD64架构的main
函数:
#include "textflag.h"
#include "funcdata.h"
// "Hello World!\n"
DATA text<>+0(SB)/8,$"Hello Wo"
DATA text<>+8(SB)/8,$"rld!\n"
GLOBL text<>(SB),NOPTR,$16
// func main()
TEXT ·main(SB), $16-0
NO_LOCAL_POINTERS
MOVQ $text<>+0(SB), AX
MOVQ AX, (SP)
MOVQ $16, 8(SP)
CALL runtime·printstring(SB)
RET
代码中#include "textflag.h"
语句包含运行时库定义的头文件, 里面含有NOPTR
/NO_LOCAL_POINTERS
等基本的宏的定义。DATA
汇编指令用于定义数据,每个数据的宽度必须是1/2/4/8,然后GLOBL
汇编命令在当前文件内导出text
变量符号。TEXT ·main(SB), $16-0
用于定义main
函数,其中$16-0
表示main
函数的帧大小是16个字节(对应string头的大小,用于给runtime·printstring
函数传递参数),0
表示main
函数没有参数和返回值。main
函数内部通过调用运行时内部的runtime·printstring(SB)
函数来打印字符串。
Go汇编语言虽然针对每种CPU架构(主要有386/AMD64/ARM/ARM64等)有对应的指令和寄存器,但是汇编语言的基本语法和函数调用规范是一致的,不同操作系统之间用法是一致的。在Go语言标准库中,runtime
运行时库、math
数学库和crypto
密码相关的函数很多是采用汇编语言实现的。其中runtime
运行时库中采用部分汇编语言并不完全是为了性能,而是运行时的某些特性功能(比如goroutine上下文的切换等)无法用纯Go实现,因此需要汇编代码实现某些辅助功能。对于普通用户而言,Go汇编语言的最大价值在于性能的优化,对于性能比较关键的地方,可以尝试用Go汇编语言实现终极优化。