Go语言高级编程

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2. 第2章 CGO编程

引言

2.1 快速入门

2.1.1 最简CGO程序

2.1.2 基于C标准库函数输出字符串

2.1.3 使用自己的C函数

2.1.4 C代码的模块化

2.1.5 用Go重新实现C函数

2.1.6 面向C接口的Go编程

2.2 CGO基础

2.2.1 import "C"语句

2.2.2 #cgo语句

2.2.3 build tag 条件编译

2.3 类型转换

2.3.1 数值类型

2.3.2 Go 字符串和切片

2.3.3 结构体、联合、枚举类型

2.3.4 数组、字符串和切片

2.3.5 指针间的转换

2.3.6 数值和指针的转换

2.3.7 切片间的转换

2.4 函数调用

2.4.1 Go调用C函数

2.4.2 C函数的返回值

2.4.3 void函数的返回值

2.4.4 C调用Go导出函数

2.5 内部机制

2.5.1 CGO生成的中间文件

2.5.2 Go调用C函数

2.5.3 C调用Go函数

2.6 实战: 封装qsort

2.6.1 认识qsort函数

2.6.2 将qsort函数从Go包导出

2.6.3 改进:闭包函数作为比较函数

2.6.4 改进:消除用户对unsafe包的依赖

2.7 CGO内存模型

2.7.1 Go访问C内存

2.7.2 C临时访问传入的Go内存

2.7.3 C长期持有Go指针对象

2.7.4 导出C函数不能返回Go内存

2.8 C++ 类包装

2.8.1 C++ 类到 Go 语言对象

2.8.1.1 准备一个 C++ 类

2.8.1.2 用纯C函数接口封装 C++ 类

2.8.1.3 将纯C接口函数转为Go函数

2.8.1.4 包装为Go对象

2.8.2 Go 语言对象到 C++ 类

2.8.2.1 构造一个Go对象

2.8.2.2 导出C接口

2.8.2.3 封装C++对象

2.8.2.4 封装C++对象改进

2.8.3 彻底解放C++的this指针

2.9 静态库和动态库

2.9.1 使用C静态库

2.9.2 使用C动态库

2.9.3 导出C静态库

2.9.4 导出C动态库

2.9.5 导出非main包的函数

2.10 编译和链接参数

2.10.1 编译参数:CFLAGS/CPPFLAGS/CXXFLAGS

2.10.2 链接参数:LDFLAGS

2.10.3 pkg-config

2.10.4 go get 链

2.10.5 多个非main包中导出C函数

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1.6 常见的并发模式

Go语言最吸引人的地方是它内建的并发支持。Go语言并发体系的理论是C.A.R Hoare在1978年提出的CSP(Communicating Sequential Process,通讯顺序进程)。CSP有着精确的数学模型,并实际应用在了Hoare参与设计的T9000通用计算机上。从NewSqueak、Alef、Limbo到现在的Go语言,对于对CSP有着20多年实战经验的Rob Pike来说,他更关注的是将CSP应用在通用编程语言上产生的潜力。作为Go并发编程核心的CSP理论的核心概念只有一个:同步通信。关于同步通信的话题我们在前面一节已经讲过,本节我们将简单介绍下Go语言中常见的并发模式。

首先要明确一个概念:并发不是并行。并发更关注的是程序的设计层面,并发的程序完全是可以顺序执行的,只有在真正的多核CPU上才可能真正地同时运行。并行更关注的是程序的运行层面,并行一般是简单的大量重复,例如GPU中对图像处理都会有大量的并行运算。为更好的编写并发程序,从设计之初Go语言就注重如何在编程语言层级上设计一个简洁安全高效的抽象模型,让程序员专注于分解问题和组合方案,而且不用被线程管理和信号互斥这些繁琐的操作分散精力。

在并发编程中,对共享资源的正确访问需要精确的控制,在目前的绝大多数语言中,都是通过加锁等线程同步方案来解决这一困难问题,而Go语言却另辟蹊径,它将共享的值通过Channel传递(实际上多个独立执行的线程很少主动共享资源)。在任意给定的时刻,最好只有一个Goroutine能够拥有该资源。数据竞争从设计层面上就被杜绝了。为了提倡这种思考方式,Go语言将其并发编程哲学化为一句口号:

Do not communicate by sharing memory; instead, share memory by communicating.

不要通过共享内存来通信,而应通过通信来共享内存。

这是更高层次的并发编程哲学(通过管道来传值是Go语言推荐的做法)。虽然像引用计数这类简单的并发问题通过原子操作或互斥锁就能很好地实现,但是通过Channel来控制访问能够让你写出更简洁正确的程序。