在 Golang 中使用 C 代码

参考文献列表：
http://golang.org/cmd/cgo/

cgo 使得在 Golang 中可以使用 C 代码。

Hello World

为了有一个较为直观的了解，我们来看一个简单的例子，创建文件 main.go：

package main
 
/*
#include <stdio.h>
 
void sayHi() {
    printf("Hi");
}
*/
import "C"
 
func main() {
    C.sayHi()
}

执行程序：

go run main.go

程序执行并输出 hi（更多的范例可以见 $GOROOT/misc/cgo）。我们可以使用命令：

go build -x main.go

来显示构建时的命令。

Windows 下的准备工作

如果想要在 Windows 上使用 cgo，那么需要安装 gcc 编译器，这里我使用 mingw-w64，可以在这里、这里下载，另外你也可以使用 TDM-GCC。

设置编译和链接标志

我们使用 import “C” 导入的是一个伪包（pseudo-package），我们通过其来使用 C 代码。在 import “C” 之前，紧跟着 import “C” 的注释可以包括：

编译器和链接器标志
C 代码
我们可以通过 #cgo 指令来设置编译器和链接器标志，例如：

// #cgo CFLAGS: -DPNG_DEBUG=1
// #cgo amd64 386 CFLAGS: -DX86=1
// #cgo LDFLAGS: -lpng
// #include <png.h>
import "C"

附带提及一点的是，这些指令中可以包含构建约束（build constraint），详细内容见：http://golang.org/pkg/go/build/#hdr-Build_Constraints。

常用的 #cgo 指令有：

CPPFLAGS、CFLAGS 指令被用于编译当前包中的 C 文件（任何的 .c、.s、.S 文件）
CPPFLAGS、CXXFLAGS 指令被用于编译当前包中的 C++ 文件（任何的 .cpp、.cc、.cxx 文件）
LDFLAGS 指令用于指定链接器标志
pkg-config 指令用于通过 pkg-config 工具获取编译器和链接器标志（例如：#cgo pkg-config: png cairo）
在 Golang 的工具发现存在使用 import “C” 的 Golang 源文件时，它将会查找当前目录下的非 Golang 源文件并编译它们作为此 Golang 包的一部分：
文件 test.c

#include <stdio.h>
 
void sayHi() {
    printf("Hi");
}
文件 test.go

package main
 
/*
extern void sayHi();
*/
import "C"
 
func main() {
    C.sayHi()
}

进行构建工作：

go build
需要注意的是，使用 go build test.go 将不会编译 test.c 文件。

Golang 引用 C

结构体上需要注意的点：

C 结构体的域名称如果为 Golang 的关键字时，访问时需要在域名称前面加上 _。比如说，C 中有一个结构体变量 x，此变量对应的结构体中有一个域 type，那么在 Golang 中需要通过 x._type 来访问 type 域
结构体的位域、非对齐数据等无法在 Golang 中表示时会被忽略
Golang 结构体中不能使用 C 类型的域
标准的 C 数值类型对应：

C.char
C.schar（signed char）
C.uchar（unsigned char）
C.short
C.ushort（unsigned short）
C.int
C.uint（unsigned int）
C.long
C.ulong（unsigned long）
C.longlong（long long）
C.ulonglong（unsigned long long）
C.float
C.double

任何的 C 函数（包括 void 函数）都可以返回一个返回值和 C 的 errno 变量（作为错误）：

n, err := C.sqrt(-1)
_, err := C.voidFunc()

直接调用 C 函数指针目前还无法支持。

有一些特殊的函数可以用于 C 类型和 Golang 类型之间转换（通过数据拷贝的方式），伪定义如下：

// Golang 的字符串转为 C 字符串
// C 的字符串是使用 malloc 分配的，因此，此函数的调用者
// 需要调用 C.free 来释放内存
func C.CString(string) *C.char
 
// 转换 C 字符串到 Golang 字符串
func C.GoString(*C.char) string
 
// 转换一定长度的 C 字符串到 Golang 字符串
func C.GoStringN(*C.char, C.int) string
 
// 转换一块 C 内存区域到 Golang 的字节数组中去
func C.GoBytes(unsafe.Pointer, C.int) []byte

其他需要注意的点：

C 语言中的 void* 对应 unsafe.Pointer
C 语言中的结构、联合、枚举类型（而非变量），在 Golang 中需要加上 struct_、union_、enum_ 前缀访问。由于 Golang 中没有联合这种数据类型，因此 C 的联合在 Golang 中被表示为字节数组
和 C 语言等价的那些类型是不可以导出的
C 引用 Golang

Golang 的函数可以导出给 C 使用：

//export MyFunction
func MyFunction(arg1, arg2 int, arg3 string) int64 {...}
//export MyFunction2
func MyFunction2(arg1, arg2 int, arg3 string) (int64, *C.char) {...}

对应的 C 代码为（被生成在 _cgo_export.h 中）：

extern int64 MyFunction(int arg1, int arg2, GoString arg3);
extern struct MyFunction2_return MyFunction2(int arg1, int arg2, GoString arg3);

有几点需要注意：

Golang 函数的多个返回值会被映射为一个 C 结构体
使用 //export 来使得 Golang 函数可以在 C 中引用。在使用了 //export 之后，此 Golang 源文件中就不能包含 C 的定义（但可以存在声明）

References:
http://name5566.com/4934.html?utm_source=tuicool

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