Setting up and using gccgo

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Setting up and using gccgo

原文：https://go.dev/doc/install/gccgo

​ 本文介绍了如何使用gccgo，这是Go语言的编译器。gccgo编译器是广泛使用的GNU编译器GCC的一个新前端。尽管前端本身采用BSD风格的许可证，但gccgo通常作为GCC的一部分使用，然后由GNU通用公共许可证涵盖（该许可证涵盖gccgo本身作为GCC的一部分；它不包括由gccgo生成的代码）。

请注意，gccgo 不是 gc 编译器；请参阅安装 Go 编译器的说明。

版本

​ 安装gccgo的最简单方法是安装包含Go支持的GCC二进制版本。GCC 二进制版本可以从不同的网站上获得，通常作为 GNU/Linux 发行版的一部分。我们希望大多数构建这些二进制文件的人都会加入Go支持。

GCC 4.7.1版本和所有后来的4.7版本包含完整的Go 1编译器和库。

由于时间关系，GCC 4.8.0 和 4.8.1 版本接近于 Go 1.1，但不完全相同。GCC 4.8.2版本包含一个完整的Go 1.1.2实现。

GCC 4.9版本包含一个完整的Go 1.2实现。

GCC 5 版本包含 Go 1.4 用户库的完整实现。Go 1.4 的运行时没有完全合并，但这对 Go 程序来说不应该是可见的。

GCC 6 版本包含 Go 1.6.1 用户库的完整实现。Go 1.6 运行时没有完全合并，但这对 Go 程序来说不应该是可见的。

GCC 7 版本包含 Go 1.8.1 用户库的完整实现。与早期版本一样，Go 1.8 的运行时没有完全合并，但这对 Go 程序来说不应该是可见的。

GCC 8 版本包含对 Go 1.10.1 版本的完整实现。Go 1.10 运行时现在已经完全合并到 GCC 开发源中，并且完全支持并发垃圾收集。

GCC 9 版本包含对 Go 1.12.2 版本的完整实现。

GCC 10版本包含对Go 1.14.6版本的完整实现。

GCC 11版本包含对Go 1.16.3版本的完整实现。

源代码

​ 如果您不能使用某个发行版，或者喜欢自己构建gccgo，可以通过Git访问gccgo源代码。GCC 网站上有获取 GCC 源代码的说明。gccgo的源代码已经包括在内。为方便起见，在GCC主代码库的devel/gccgo分支中提供了Go支持的稳定版本：git://gcc.gnu.org/git/gcc.git。这个分支会定期更新稳定的 Go 编译器源代码。

请注意，尽管 gcc.gnu.org 是获取 Go 前端源代码的最便捷方式，但它并不是主源的所在。如果您想对 Go 前端编译器进行修改，请参见对 gccgo 的贡献。

构建

​ 构建gccgo就像构建GCC一样，只是多了一个或两个选项。见gcc网站上的说明。当您运行configure时，添加选项--enable-languages=c,c++,go（以及其他您可能想要构建的语言）。如果您的目标是32位x86，若您希望所构建的gccgo默认支持锁定的比较和交换指令；那么可以通过使用configure选项--with-arch=i586（或更新的架构，取决于您需要您的程序在哪里运行）来实现。如果您的目标是64位x86，但有时想使用-m32选项，那么可以使用configure选项 --with-arch-32=i586。

Gold

​ 在x86 GNU/Linux系统上，gccgo编译器能够为goroutines使用一个小的不连续堆栈。这允许程序运行更多的goroutine，因为每个goroutine可以使用一个相对较小的堆栈。做到这一点需要使用2.22或更高版本的gold linker。您可以安装GNU binutils 2.22或更高版本，或者您可以自己构建gold。

​ 要自己构建gold，可以在运行configure脚本时使用--enable-gold=default来构建GNU binutils。在构建之前，您必须安装flex和bison软件包。一个典型的顺序是这样的（您可以把/opt/gold替换成任何您有写权限的目录）：

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git clone git://sourceware.org/git/binutils-gdb.git
mkdir binutils-objdir
cd binutils-objdir
../binutils-gdb/configure --enable-gold=default --prefix=/opt/gold
make
make install

​ 无论您如何安装gold，当您配置gccgo时，请使用选项--with-ld=GOLD_BINARY。

先决条件

​ 如gcc网站上所述，构建GCC需要许多先决条件。在运行gcc configure脚本之前，安装所有先决条件是很重要的。先决条件库可以通过GCC源代码中的脚本contrib/download_prerequisites方便地下载。

构建命令

​ 一旦所有的先决条件都安装好了，那么一个典型的构建和安装顺序是这样的（如果您使用上述的gold linker，只需使用--with-ld选项）：

git clone --branch devel/gccgo git://gcc.gnu.org/git/gcc.git gccgo
mkdir objdir
cd objdir
../gccgo/configure --prefix=/opt/gccgo --enable-languages=c,c++,go --with-ld=/opt/gold/bin/ld
make
make install

使用 gccgo

​ gccgo编译器的工作方式与其他gcc前端一样。从GCC 5开始，gccgo的安装也包括一个go命令的版本，它可以用来编译Go程序，如https://go.dev/cmd/go 中所描述的。

不使用 go 命令编译文件：

gccgo -c file.go

这就产生了file.o。要把文件链接起来形成一个可执行文件：

gccgo -o file file.o

要运行生成的文件，您需要告诉程序在哪里可以找到编译后的Go软件包。有几种方法可以做到这一点：

  • 设置LD_LIBRARY_PATH环境变量：

    LD_LIBRARY_PATH=${prefix}/lib/gcc/MACHINE/VERSION
[or]
LD_LIBRARY_PATH=${prefix}/lib64/gcc/MACHINE/VERSION
export LD_LIBRARY_PATH

    Here ${prefix} is the --prefix option used when building gccgo. For a binary install this is normally /usr. Whether to use lib or lib64 depends on the target. Typically lib64 is correct for x86_64 systems, and lib is correct for other systems. The idea is to name the directory where libgo.so is found.

    这里的${prefix}是构建gccgo时使用的--prefix选项。对于二进制安装来说，这通常是/usr。是否使用lib或lib64取决于目标。通常，lib64适用于x86_64系统，lib适用于其他系统。想法是找到 libgo.so 的所在目录作为其名称。=> 仍有疑问？？

  • 在链接时传递一个 -Wl,-R 选项（如果适合您的系统，就用 lib64 替换 lib）：

    go build -gccgoflags -Wl,-R,${prefix}/lib/gcc/MACHINE/VERSION
[or]
gccgo -o file file.o -Wl,-R,${prefix}/lib/gcc/MACHINE/VERSION

  • 使用-static-libgo选项来静态链接已编译的软件包。

  • 使用-static选项可以进行完全静态链接（gc编译器的默认值）。

选项

​ gccgo编译器支持所有与语言无关的GCC选项，特别是-O和-g选项。

​ -fgo-pkgpath=PKGPATH选项可以用来为正在编译的软件包设置一个唯一的前缀。此选项会被go命令自动使用，但如果您直接调用gccgo，您可能需要使用它。此选项主要用于包含许多包的大型程序，以允许多个包使用相同的标识符作为包名。PKGPATH可以是任何字符串；字符串的一个好选择是用于导入软件包的路径。

​ -I和-L选项是编译器的同义词，可以用来设置寻找导入的搜索路径。如果您用go命令编译，则不需要这些选项。

导入

​ 当您编译一个导出某些内容的文件时，导出信息将直接存储在对象文件中。如果您直接用gccgo编译，而不是用go命令，那么当您导入一个包时，您必须告诉gccgo如何找到该文件。

​ 当您用gccgo导入FILE软件包时，它将在下列文件中寻找导入数据，并使用它找到的第一个文件。

  • FILE.gox
  • libFILE.so
  • libFILE.a
  • FILE.o

FILE.gox，在使用时，通常只包含导出数据。这可以通过以下方式从FILE.o生成：

objcopy -j .go_export FILE.o FILE.gox

​ gccgo编译器会在当前目录下寻找导入文件。在更复杂的情况下，您可以传递-I或-L选项给gccgo。这两个选项都需要设置为搜索的目录。-L选项也会传递给链接器。

​ gccgo编译器目前（2015-06-15）不在对象文件中记录导入包的文件名。您必须安排将导入的数据链接到程序中。同样，在用go命令构建时，这也是没有必要的。

gccgo -c mypackage.go              # Exports mypackage
gccgo -c main.go                   # Imports mypackage
gccgo -o main main.o mypackage.o   # Explicitly links with mypackage.o

调试

​ 如果您在编译时使用-g选项，您可以在您的可执行文件上运行gdb。调试器对Go的了解是有限的。您可以设置断点、单步执行等。您可以打印变量，但它们会被打印成具有C/C++的类型。对于数字类型，这并不重要。Go 字符串和接口将显示为两个元素结构。Go映射和通道始终表示为指向运行时结构的C指针。

C语言的互操作性

​ 在使用 gccgo 时，与 C 或使用 extern "C" 编译的 C++ 代码的互操作性是有限的。

类型

​ 基本类型直接映射关系是：Go中的int32是C中的int32_t，int64是int64_t，等等。Go中的int类型是一个整数，与指针的大小相同，因此对应于C中的intptr_t。Go的byte相当于C的无符号char。Go中的指针就是C中的指针。Go结构与C结构相同，具有相同的字段和类型。

​ Go字符串类型目前（在这里）被定义为一个双元素结构（这可能会被改变）：

struct __go_string {
  const unsigned char *__data;
  intptr_t __length;
};

​ 您不能在C和Go之间传递数组。然而，Go中指向数组的指针等同于指向元素类型的C语言指针。例如，Go *[10]int 相当于 C int*，前提是 C 指针确实指向 10 个元素。

Go中的切片（在这里）是一个结构。目前的定义是（这可能会改变）：

struct __go_slice {
  void *__values;
  intptr_t __count;
  intptr_t __capacity;
};

​ Go函数的类型（在这里）是一个指向结构体的指针（这可能会有变化）。结构中的第一个字段指向函数的代码，这将相当于一个指向C函数的指针，其参数类型是相等的，另外还有一个尾随参数。后面的参数是闭包，要传递的参数是指向Go函数结构的指针。当Go函数返回一个以上的值时，C函数返回一个结构。例如，这些函数大致上是等价的：

1
2

func GoFunction(int) (int, float64)
struct { int i; float64 f; } CFunction(int, void*)

​ Go的interface、channel和map类型没有对应的C类型（接口是一个双元素结构体，channel和map是指向C中的结构体的指针，但结构体是故意不记录的（deliberately undocumented））。C语言的enum类型对应于某种整数类型，但在一般情况下是难以预测的整数类型；请使用强制转换（ cast）。C语言的union类型没有对应的Go类型。包含位字段（bitfields）的 C 结构类型没有对应的 Go 类型。C++的class类型没有对应的Go类型。

​ C和Go的内存分配（memory allocation）是完全不同的，因为Go使用垃圾收集。这方面的确切准则尚未确定，但很可能允许将分配的内存的指针从C语言传递到Go语言。最终释放指针的责任仍由C端承担，当然，如果C端释放了指针，而Go端仍有一个副本，程序就会失败。当把指针从Go传到C时，Go函数必须在某个Go变量中保留一个可见的副本。否则，Go的垃圾收集器可能会在C函数仍在使用该指针时删除它。

函数名称

​ Go代码可以使用在gccgo中实现的Go扩展来直接调用C函数：函数声明前面可以加上//extern NAME。例如，以下是C函数open在Go中的声明方式：

//extern open
func c_open(name *byte, mode int, perm int) int

​ C函数自然需要得到一个以NUL结尾的字符串，在Go中，这相当于一个指向数组（不是切片！）的指针，其中有一个结束的零字节。因此，Go中的一个示例调用看起来像（在导入syscall包之后）：

var name = [4]byte{'f', 'o', 'o', 0};
i := c_open(&name[0], syscall.O_RDONLY, 0);

(这只是一个例子，要在Go中打开一个文件，请使用Go的os.Open函数代替）。

注意

​ 如果C函数可以阻塞，例如在调用read 时，调用C函数可能会阻塞Go程序。除非您清楚地了解您在做什么，否则所有C和Go之间的调用都应该通过cgo或SWIG来实现，就像gc编译器一样。

​ 从C语言访问的Go函数的名称可能会改变。目前，没有接收器的 Go 函数的名称是 prefix.package.Functionname。前缀由编译包时使用的-fgo-prefix选项设置；如果没有使用该选项，默认为go。要从C语言中调用该函数，您必须使用GCC扩展来设置名称。

extern int go_function(int) __asm__ ("myprefix.mypackage.Function");

从C源代码中自动生成Go声明

​ GCC的Go版本支持从C代码中自动生成Go声明。这个功能比较笨拙，大多数用户应该使用带有-gccgo选项的cgo程序来代替。

​ 像往常一样编译您的C代码，并添加选项-fdump-go-spec=FILENAME。这将创建 FILENAME 文件作为编译的副作用。这个文件将包含C代码中所声明的类型、变量和函数的Go声明。不能用Go表示的C类型将被记录为Go代码中的注释。生成的文件将没有package声明，但可以直接被gccgo编译。

​ 这个程序充满了未说明的注意事项和限制，我们不保证它在将来不会改变。与其说它是一个常规程序，不如说它是真正Go代码的起点。

最后修改 June 5, 2023: 更新标准库 (33f199b)