18-Go语言和C语言交叉访问

Go语言中调用C语言函数

• 在Go语言开篇中我们已经知道, Go语言与C语言之间有着千丝万缕的关系, 甚至被称之为21世纪的C语言
• 所以在Go与C语言互操作方面，Go更是提供了强大的支持。尤其是在Go中使用C，你甚至可以直接在Go源文件中编写C代码，这是其他语言所无法望其项背的
• 格式:
  • 在import "C"之前通过单行注释或者通过多行注释编写C语言代码
  • 在import "C"之后编写Go语言代码
  • 在Go语言代码中通过C.函数名称() 调用C语言代码即可
  • 注意: import "C"和前面的注释之间不能出现空行或其它内容, 必须紧紧相连

package main
//#include <stdio.h>
//void say(){
// printf("Hello World\n");
//}
import "C"

func main()  {
    C.say()
}

package main
/*
#include <stdio.h>
void say(){
    printf("Hello World\n");
}
*/
import "C"

func main()  {
    C.say()
}

• Go语言中没有包名是C的包, 但是这个导入会促使Go编译器利用cgo工具预处理文件
• 在预处理过程中,cgo会产生一个临时包, 这个包里包含了所有C函数和类型对应的Go语言声明
• 最终使得cgo工具可以通过一种特殊的方式来调用import "C"之前的C语言代码

• 常规问题:
  • 如果编译报错cc1.exe: sorry, unimplemented: 64-bit mode not compiled in
  • 说明你使用的是64的golang，而你使用的32位的MinGW，所以需要下载64位的mingw并配置环境变量
  • 下载地址: https://www.baidu.com/s?wd=sorry%2C%20unimplemented%3A%2064-bit%20mode%20not%20compiled%20in

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C语言中调用Go语言函数(很少使用)

• 在Go代码中通过 //export Go函数名称导出Go的函数名称
• 在C代码中通过 extern 返回值类型 Go函数名称(形参列表); 声明Go中导出的函数名称
• 注意: //export Go函数名称和extern 返回值类型 Go函数名称(形参列表);不能在同一个文件中

package main

import "C"
import "fmt"
// 导出Go函数声明, 给C使用
//export GoFunction
func GoFunction() {
    fmt.Println("GoFunction!!!")
}

package main
/*
#include <stdio.h>
// 声明Go中的函数
extern void GoFunction();

void CFunction() {
        printf("CFunction!\n");
        GoFunction();
}
*/
import "C"

func main()  {
    C.CFunction()
}

• 由于不在同一个文件, 所以需要通过go build或者go install同时编译多个文件

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• Go中使用C语言的类型
• 基本数据类型
  • 在Go中可以用如下方式访问C原生的数值类型：

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

• Go的数值类型与C中的数值类型不是一一对应的。因此在使用对方类型变量时必须显式转型操作

package main
/*
#include <stdio.h>
int num = 123;
float value = 3.14;
char ch = 'N';
*/
import "C"
import "fmt"

func main()  {
    var num1 C.int = C.num
    fmt.Println(num1)
    var num2 int
    //num2 = num1 // 报错
    num2 = int(num1)
    fmt.Println(num2)


    var value1 C.float = C.value
    fmt.Println(value1)
    var value2 float32 = float32(C.value)
    fmt.Println(value2)


    var ch1 C.char = C.ch
    fmt.Println(ch1)
    var ch2 byte = byte(C.ch)
    fmt.Println(ch2)
}

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• 字符串类型
  • C语言中并不没有字符串类型，在C中用带结尾'\0'的字符数组来表示字符串；而在Go中string类型是原生类型，因此在两种语言互操作是必须要做字符串类型的转换
  • C字符串转换Go字符串: C.GoString(str)
  • Go字符串转换C字符串: C.CString(str)

package main
/*
#include <stdio.h>
char *str = "www.it666.com";
void say(char *name){
    printf("my name is %s", name);
}
*/
import "C"
import (
    "fmt"
    "unsafe"
)

func main()  {
    // 1.C语言字符串转换Go语言字符串
    str1 := C.str
    str2 := C.GoString(str1)
    fmt.Println(str2)

    // 2.Go语言字符串转换C语言字符串
    str := "lnj"
    cs := C.CString(str)
    C.say(cs)
    // 注意: 转换后所得到的C字符串cs并不能由Go的gc所管理，我们必须手动释放cs所占用的内存
    C.free(unsafe.Pointer(cs))
}

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• 指针类型
  • 原生数值类型的指针类型可按Go语法在类型前面加上*，例如:var p *C.int。
  • 而void*比较特殊，用Go中的unsafe.Pointer表示。
    • unsafe.Pointer：通用指针类型，用于转换不同类型的指针，不能进行指针运算
  • uintptr：用于指针运算，GC 不把 uintptr 当指针，uintptr 无法持有对象。uintptr 类型的目标会被回收
  • 也就是说 unsafe.Pointer 是桥梁，可以让任意类型的指针实现相互转换，也可以将任意类型的指针转换为uintptr 进行指针运算

package main
/*
#include <stdio.h>
int num = 123;
void *ptr = &num;
*/
import "C"
import (
    "fmt"
    "unsafe"
)

func main()  {
    // 这是一个C语言变量
    var num C.int = C.num
    // 这是一个C语言指针
    var p1 *C.int = &num
    fmt.Println(*p1)

    //var p2 *C.void = C.ptr // 报错
    // 利用unsafe.Pointer接收viod *
    var p2 unsafe.Pointer = C.ptr
    // 将unsafe.Pointer转换为具体类型
    var p3 *C.int = (*C.int)(p2)
    fmt.Println(*p3)
}

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• 枚举类型
  • C语言中的枚举类型在Go语言中的表现形式为C.enum_XXX
  • 访问枚举和访问普通变量无异, 直接通过C.枚举值即可

package main
/*
#include <stdio.h>
enum Gender {
   GenderMale,
   GenderFemale,
   GenderYao
};
*/
import "C"
import "fmt"

func main()  {
    var sex C.enum_Gender = C.GenderMale
    fmt.Println(sex)
    sex = C.GenderFemale
    fmt.Println(sex)
    sex = C.GenderYao
    fmt.Println(sex)
}

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• 结构体类型
  • C语言中的结构体类型在Go语言中的表现形式为C.struct_XXX
  • 访问结构体 直接通过结构体变量.属性名称即可

package main
/*
#include <stdio.h>
struct Point {
    float x;
    float y;
};
*/
import "C"
import (
    "fmt"
)

func main()  {
    // 1.利用C的结构体类型创建结构体
    var cp C.struct_Point = C.struct_Point{6.6, 8.8}
    fmt.Println(cp)
    fmt.Printf("%T\n", cp)

    // 2.将C语言结构体转换为Go语言结构体
    type GoPoint struct {
        x float32
        y float32
    }
    var gp GoPoint
    gp.x = float32(cp.x)
    gp.y = float32(cp.y)
    fmt.Println(gp)
}

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• 数组类型
  • C语言中的数组与Go语言中的数组差异较大， C中的数组是指针类型, Go中的数组是值类型
  • 目前似乎无法直接显式的在两者之间进行转型，官方文档也没有说明。

package main
/*
#include <stdio.h>
int cArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
*/
import "C"
import "fmt"

func main()  {
    var cArr [5]C.int = C.cArray
    fmt.Println(cArr)
    fmt.Printf("%T\n", cArr)
}

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• 利用Go语言调用C语言函数, 实现无缓冲区输入
  • 请在终端运行

package main
/*
#include <stdio.h>
char lowerCase(char ch){
    // 1.判断当前是否是小写字母
    if(ch >= 'a' && ch <= 'z'){
        return ch;
    }
    // 注意点: 不能直接编写else, 因为执行到else不一定是一个大写字母
    else if(ch >= 'A' && ch <= 'Z'){
        return ch + ('a' - 'A');
    }
    return ' ';
}
char getCh(){
    // 1.接收用户输入的数据
    char ch;
    scanf("%c", &ch);
    setbuf(stdin, NULL);
    // 2.大小写转换
    ch = lowerCase(ch);
    // 3.返回转换好的字符
    return ch;
}
 */
import "C"
import "fmt"

func main()  {
    for{
        fmt.Println("请输入w a s d其中一个字符, 控制小人走出迷宫")
        var ch byte = byte(C.getCh())
        fmt.Printf("%c", ch)
    }
}