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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1.7.1 错误处理策略

让我们演示一个文件复制的例子:函数需要打开两个文件,然后将其中一个文件的内容复制到另一个文件:

func CopyFile(dstName, srcName string) (written int64, err error) {
	src, err := os.Open(srcName)
	if err != nil {
		return
	}

	dst, err := os.Create(dstName)
	if err != nil {
		return
	}

	written, err = io.Copy(dst, src)
	dst.Close()
	src.Close()
	return
}

上面的代码虽然能够工作,但是隐藏一个bug。如果第一个os.Open调用成功,但是第二个os.Create调用失败,那么会在没有释放src文件资源的情况下返回。虽然我们可以通过在第二个返回语句前添加src.Close()调用来修复这个BUG;但是当代码变得复杂时,类似的问题将很难被发现和修复。我们可以通过defer语句来确保每个被正常打开的文件都能被正常关闭:

func CopyFile(dstName, srcName string) (written int64, err error) {
	src, err := os.Open(srcName)
	if err != nil {
		return
	}
	defer src.Close()

	dst, err := os.Create(dstName)
	if err != nil {
		return
	}
	defer dst.Close()

	return io.Copy(dst, src)
}

defer语句可以让我们在打开文件时马上思考如何关闭文件。不管函数如何返回,文件关闭语句始终会被执行。同时defer语句可以保证,即使io.Copy发生了异常,文件依然可以安全地关闭。

前文我们说到,Go语言中的导出函数一般不抛出异常,一个未受控的异常可以看作是程序的BUG。但是对于那些提供类似Web服务的框架而言;它们经常需要接入第三方的中间件。因为第三方的中间件是否存在BUG是否会抛出异常,Web框架本身是不能确定的。为了提高系统的稳定性,Web框架一般会通过recover来防御性地捕获所有处理流程中可能产生的异常,然后将异常转为普通的错误返回。

让我们以JSON解析器为例,说明recover的使用场景。考虑到JSON解析器的复杂性,即使某个语言解析器目前工作正常,也无法肯定它没有漏洞。因此,当某个异常出现时,我们不会选择让解析器崩溃,而是会将panic异常当作普通的解析错误,并附加额外信息提醒用户报告此错误。

func ParseJSON(input string) (s *Syntax, err error) {
	defer func() {
		if p := recover(); p != nil {
			err = fmt.Errorf("JSON: internal error: %v", p)
		}
	}()
	// ...parser...
}

标准库中的json包,在内部递归解析JSON数据的时候如果遇到错误,会通过抛出异常的方式来快速跳出深度嵌套的函数调用,然后由最外一级的接口通过recover捕获panic,然后返回相应的错误信息。

Go语言库的实现习惯: 即使在包内部使用了panic,但是在导出函数时会被转化为明确的错误值。