go語言與c語言的相互調用

由於工作原因，需要實現go語言與c語言的相互調用。由於go語言與c語言有著千絲萬縷的曖昧關係，兩者之間的調用可以通過語言層面實現。下文是對此的總結。

go語言調用c語言

以下為一個簡短的例子：

package main
// #include <stdio.h>
// #include <stdlib.h>
/*
void print(char *str) {
 printf("%s\n", str);
}
*/
import "C"
import "unsafe"
func main() {
 s := "Hello Cgo"
 cs := C.CString(s)
 C.print(cs)
 C.free(unsafe.pointer(cs))
}
/<stdlib.h>/<stdio.h>

與“正常”的go代碼相比，上述代碼有幾處“特殊”的地方：

1. 在開頭的註釋中出現了c語言頭文件的include字樣
2. 在註釋中定義了c語言函數print
3. import了一個名為C的“包”
4. 在main函數中調用了上述定義的c語言函數print

首先，go源碼文件中的c語言代碼是需要用註釋包裹的，就像上面的include頭文件以及print函數定義；其次，import "C"這個語句是必須的，而且其與上面的c代碼之間不能用空行分隔，必須緊密相連。這裡的”C“不是包名，而是一種類似名字空間的概念，或可以理解為偽包，c語言所有語法元素均在該偽包下面；最後，訪問c語法元素時都要在其前面加上偽包前綴，比如C.uint和上面代碼中的C.print、C.free等。

更詳細的在go中調用c語言的用法可以參考Go與C語言的互操作，本文不再一一細述。

在上面的例子中，c語言是內嵌在go代碼中的，如果代碼量更大更復雜的話，這顯然是很不”專業“的。那麼，是否可以將c語言代碼從go代碼中分離出去，單獨定義呢？答案是肯定的，可以通過共享庫的方式實現。

cgo提供了#cgo指示符可以指定go源碼在編譯後與哪些共享庫進行鏈接。例子如下：

// hello.go
package main
// #cgo LDFLAGS: -L ./ -lhello
// #include <stdio.h>
// #include <stdlib.h>
// #include "hello.h"
import "C"
func main() {
 C.hello()
}
// hello.c
#include "hello.h"
void hello()
{
 printf("hello, go\n");
}
// hello.h
extern void hello();
/<stdlib.h>/<stdio.h>

其中在hello.go中，#cgo指示符後面添加LDFLAGS: -L ./ -lhello，作用是在go代碼編譯時，指定在當前目錄查找so庫並進行鏈接。

因此，只需要把hello.c編譯成動態庫，再編譯go代碼，即可在運行go代碼的時候調用共享庫中的c語言函數。指令如下：

1. gcc -fPIC -o libhello.so hello.c
2. go build -o hello
3. ./hello

c語言調用go語言

與在go中調用c源碼相比，在c中使用go函數的場合較少。因為一般來說，採用高級語言作為粘合劑調用低級語言能充分發揮各自的特點，而用低級語言調用高級語言反而有可能降低低級語言的性能優勢，在go中，可以使用”export + 函數名“來導出go函數為c代碼所用，看一個簡單的例子：

// hello.go
package main
import "C"
import "fmt"
// export Go2C
func Go2C() {
 fmt.Println("hello, C")
}

可通過go build的編譯選項，將go代碼編譯成共享庫以供c代碼調用。注意，編譯so庫時必須存在main及main函數（即使main函數為空）。編譯指令如下：go build -v -x -buildmode=c-shared -o libhello.so hello.go。

編譯成功後，只需在c代碼中引入新生成的頭文件及編譯時鏈接動態庫即可實現go函數的調用。代碼如下：

// hello.c
#include <stdio.h>
#include "libhello.h"
int main()
{
 Go2C();
 return 0;
}
/<stdio.h>

通過gcc -o hello -L. -lhello，即可編譯成可執行程序。注意，運行前必須確定共享庫運行時查找路徑中存在需要鏈接的共享庫，可通過將so庫路徑放到/usr/lib或者修改環境變量LD_LIBRARY_PATH。

小結

go語言可以通過內嵌c代碼的形式調用c語言，也可以通過調用共享庫函數的方式實現；至於c語言調用go函數，則可以通過go build將go代碼編譯成共享庫提供給c代碼使用。注意，本文中的共享庫均為動態共享庫，至於靜態共享庫則未曾實驗，有興趣的可以實現一下。

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