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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1.6.4 控制并发数

很多用户在适应了Go语言强大的并发特性之后,都倾向于编写最大并发的程序,因为这样似乎可以提供最大的性能。在现实中我们行色匆匆,但有时却需要我们放慢脚步享受生活,并发的程序也是一样:有时候我们需要适当地控制并发的程度,因为这样不仅仅可给其它的应用/任务让出/预留一定的CPU资源,也可以适当降低功耗缓解电池的压力。

在Go语言自带的godoc程序实现中有一个vfs的包对应虚拟的文件系统,在vfs包下面有一个gatefs的子包,gatefs子包的目的就是为了控制访问该虚拟文件系统的最大并发数。gatefs包的应用很简单:

import (
	"golang.org/x/tools/godoc/vfs"
	"golang.org/x/tools/godoc/vfs/gatefs"
)

func main() {
	fs := gatefs.New(vfs.OS("/path"), make(chan bool, 8))
	// ...
}

其中vfs.OS("/path")基于本地文件系统构造一个虚拟的文件系统,然后gatefs.New基于现有的虚拟文件系统构造一个并发受控的虚拟文件系统。并发数控制的原理在前面一节已经讲过,就是通过带缓存管道的发送和接收规则来实现最大并发阻塞:

var limit = make(chan int, 3)

func main() {
	for _, w := range work {
		go func() {
			limit <- 1
			w()
			<-limit
		}()
	}
	select{}
}

不过gatefs对此做一个抽象类型gate,增加了enterleave方法分别对应并发代码的进入和离开。当超出并发数目限制的时候,enter方法会阻塞直到并发数降下来为止。

type gate chan bool

func (g gate) enter() { g <- true }
func (g gate) leave() { <-g }

gatefs包装的新的虚拟文件系统就是将需要控制并发的方法增加了enterleave调用而已:

type gatefs struct {
	fs vfs.FileSystem
	gate
}

func (fs gatefs) Lstat(p string) (os.FileInfo, error) {
	fs.enter()
	defer fs.leave()
	return fs.fs.Lstat(p)
}

我们不仅可以控制最大的并发数目,而且可以通过带缓存Channel的使用量和最大容量比例来判断程序运行的并发率。当管道为空的时候可以认为是空闲状态,当管道满了时任务是繁忙状态,这对于后台一些低级任务的运行是有参考价值的。