設定和使用 gccgo

本文件介紹瞭如何使用 gccgo，這是一個 Go 語言的編譯器。gccgo 編譯器是 GCC（一款廣泛使用的 GNU 編譯器）的一個新前端。儘管前端本身遵循 BSD 風格的許可，但 gccgo 通常作為 GCC 的一部分使用，因此受 GNU 通用公共許可證的約束（該許可證涵蓋了作為 GCC 一部分的 gccgo 本身；它不涵蓋由 gccgo 生成的程式碼）。

請注意，gccgo 不是 gc 編譯器；有關該編譯器的資訊，請參閱安裝 Go 說明。

釋出

安裝 gccgo 的最簡單方法是安裝一個已構建為支援 Go 的 GCC 二進位制發行版。GCC 二進位制發行版可從各種網站獲取，並且通常包含在 GNU/Linux 發行版中。我們預計大多數構建這些二進位制發行版的人都會包含 Go 支援。

GCC 4.7.1 版本及之後的所有 4.7 版本都包含一個完整的 Go 1 編譯器和庫。

由於時間原因，GCC 4.8.0 和 4.8.1 版本接近但並不完全等同於 Go 1.1。GCC 4.8.2 版本包含一個完整的 Go 1.1.2 實現。

GCC 4.9 版本包含一個完整的 Go 1.2 實現。

GCC 5 版本包含 Go 1.4 使用者庫的完整實現。Go 1.4 執行時並未完全合併，但這應該不會對 Go 程式產生可見影響。

GCC 6 版本包含 Go 1.6.1 使用者庫的完整實現。Go 1.6 執行時並未完全合併，但這應該不會對 Go 程式產生可見影響。

GCC 7 版本包含 Go 1.8.1 使用者庫的完整實現。與早期版本一樣，Go 1.8 執行時並未完全合併，但這應該不會對 Go 程式產生可見影響。

GCC 8 版本包含 Go 1.10.1 版本的完整實現。Go 1.10 執行時現在已完全合併到 GCC 開發原始碼中，並且完全支援併發垃圾回收。

GCC 9 版本包含 Go 1.12.2 版本的完整實現。

GCC 10 版本包含 Go 1.14.6 版本的完整實現。

GCC 11 版本包含 Go 1.16.3 版本的完整實現。

GCC 12 和 13 版本包含 Go 1.18 標準庫的完整實現。但是，GCC 尚不支援泛型。

原始碼

如果您無法使用發行版，或者傾向於自己構建 gccgo，可以透過 Git 訪問 gccgo 原始碼。GCC 網站提供了獲取 GCC 原始碼的說明。gccgo 原始碼已包含在內。為了方便起見，Go 支援的穩定版本可以在主 GCC 程式碼倉庫的 devel/gccgo 分支中獲取：git://gcc.gnu.org/git/gcc.git。該分支會定期使用穩定的 Go 編譯器原始碼進行更新。

請注意，儘管 gcc.gnu.org 是獲取 Go 前端原始碼最方便的方式，但它並非主原始碼庫。如果您想為 Go 前端編譯器貢獻更改，請參閱為 gccgo 做貢獻。

構建

構建 gccgo 就像構建 GCC 一樣，只需一兩個額外的選項。請參閱 GCC 網站上的說明。執行 configure 時，新增選項 --enable-languages=c,c++,go（以及您可能想構建的其他語言）。如果您針對的是 32 位 x86，那麼您需要將 gccgo 構建為預設支援鎖定比較和交換指令；為此，請同時使用 configure 選項 --with-arch=i586（或更新的架構，取決於您希望程式在哪種平臺上執行）。如果您針對的是 64 位 x86，但有時想使用 -m32 選項，則使用 configure 選項 --with-arch-32=i586。

Gold

在 x86 GNU/Linux 系統上，gccgo 編譯器能夠為 goroutine 使用一個小的離散堆疊。這使得程式能夠執行更多的 goroutine，因為每個 goroutine 可以使用相對較小的堆疊。這需要使用 gold 連結器版本 2.22 或更高版本。您可以安裝 GNU binutils 2.22 或更高版本，或者自己構建 gold。

要自己構建 gold，請構建 GNU binutils，並在執行 configure 指令碼時使用 --enable-gold=default。在構建之前，您必須安裝 flex 和 bison 包。典型的序列如下所示（您可以將 /opt/gold 替換為您有寫入許可權的任何目錄）

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

無論您如何安裝 gold，在配置 gccgo 時，請使用選項 --with-ld=GOLD_BINARY。

先決條件

如 GCC 網站上所述，構建 GCC 需要一系列先決條件。在執行 GCC configure 指令碼之前安裝所有先決條件非常重要。可以使用 GCC 原始碼中的指令碼 contrib/download_prerequisites 來方便地下載先決條件庫。

構建命令

在安裝完所有先決條件後，典型的構建和安裝序列如下所示（僅當您使用上面描述的 gold 連結器時才使用 --with-ld 選項）

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 編譯器與其他 gcc 前端的工作方式相同。從 GCC 5 開始，gccgo 安裝還包括一個 go 命令版本，可以用於按照 https://golang.org.tw/cmd/go 中的說明構建 Go 程式。

不使用 go 命令編譯檔案

gccgo -c file.go

這將生成 file.o。連結檔案以建立可執行檔案

gccgo -o file file.o

要執行生成的檔案，您需要告訴程式在哪裡可以找到已編譯的 Go 包。有幾種方法可以做到這一點

設定 LD_LIBRARY_PATH 環境變數
```
LD_LIBRARY_PATH=${prefix}/lib/gcc/MACHINE/VERSION
[or]
LD_LIBRARY_PATH=${prefix}/lib64/gcc/MACHINE/VERSION
export LD_LIBRARY_PATH
```
這裡的 ${prefix} 是構建 gccgo 時使用的 --prefix 選項。對於二進位制安裝，這通常是 /usr。使用 lib 還是 lib64 取決於目標。通常 lib64 對於 x86_64 系統是正確的，而 lib 對於其他系統是正確的。其目的是指定找到 libgo.so 的目錄。

在連結時傳遞 -Wl,-R 選項（根據您的系統，請將 lib 替換為 lib64，如果適用）

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 選項以靜態連結到已編譯的包。
使用 -static 選項進行完全靜態連結（gc 編譯器預設設定）。

選項

gccgo 編譯器支援所有與語言無關的 GCC 選項，特別是 -O 和 -g 選項。

-fgo-pkgpath=PKGPATH 選項可用於為正在編譯的包設定唯一的字首。go 命令會自動使用此選項，但如果您直接呼叫 gccgo，您可能希望使用它。此選項旨在與包含許多包的大型程式一起使用，以便允許多個包使用相同的識別符號作為包名。PKGPATH 可以是任何字串；字串的一個好選擇是匯入包時使用的路徑。

-I 和 -L 選項（編譯器同義詞）可用於設定查詢匯入的搜尋路徑。如果您使用 go 命令進行構建，則不需要這些選項。

匯入

當您編譯一個匯出某個內容的包時，匯出資訊將直接儲存在目標檔案中。如果您直接使用 gccgo 構建，而不是使用 go 命令，那麼當您匯入一個包時，必須告訴 gccgo 如何找到該檔案。

當您使用 gccgo 匯入包 FILE 時，它會按以下檔案順序查詢匯入資料，並使用找到的第一個檔案。

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

FILE.gox 在使用時，通常只包含匯出資料。可以透過以下方式從 FILE.o 生成：

objcopy -j .go_export FILE.o FILE.gox

gccgo 編譯器會在當前目錄中查詢匯入檔案。在更復雜的場景中，您可以將 -I 或 -L 選項傳遞給 gccgo。這兩個選項都接受要搜尋的目錄。-L 選項也會傳遞給連結器。

gccgo 編譯器目前（2015-06-15）不會在目標檔案中記錄匯入包的檔名。您必須安排將匯入的資料鏈接到程式中。同樣，在使用 go 命令構建時也不是必需的。

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

除錯

如果您在編譯時使用 -g 選項，您可以在可執行檔案上執行 gdb。偵錯程式對 Go 的瞭解有限。您可以設定斷點、單步執行等。您可以列印變數，但它們會像 C/C++ 型別一樣列印。對於數值型別，這無關緊要。Go 字串和介面會顯示為兩個元素的結構。Go 對映和通道始終表示為指向執行時結構的 C 指標。

C 互操作性

在使用 gccgo 時，與 C 或使用 extern "C" 編譯的 C++ 程式碼的互操作性有限。

型別

基本型別直接對映：Go 中的 int32 是 C 中的 int32_t，int64 是 int64_t，依此類推。Go 型別 int 是與指標大小相同的整數，因此對應於 C 型別 intptr_t。Go byte 等同於 C unsigned char。Go 中的指標是 C 中的指標。Go struct 與具有相同欄位和型別的 C struct 相同。

Go string 型別目前定義為一個兩元素的結構（此定義可能會更改）

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

您無法在 C 和 Go 之間傳遞陣列。但是，Go 中的陣列指標等同於 C 中指向元素型別等效項的指標。例如，Go *[10]int 等同於 C int*，前提是 C 指標指向 10 個元素。

Go 中的 slice 是一個結構。當前定義是（此定義可能會更改）

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

Go 函式的型別是指向結構的指標（此型別可能會更改）。結構中的第一個欄位指向函式程式碼，該程式碼等同於指向引數型別等效的 C 函式的指標，並帶有一個額外的尾隨引數。尾隨引數是閉包，傳遞的引數是指向 Go 函式結構的指標。當 Go 函式返回多個值時，C 函式返回一個結構。例如，以下函式大致等效

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

Go interface、channel 和 map 型別沒有對應的 C 型別（interface 是一個兩元素的結構，channel 和 map 是指向 C 中結構的指標，但這些結構故意不予記錄）。C enum 型別對應於某種整數型別，但具體是哪種通常難以預測；請使用強制型別轉換。C union 型別沒有對應的 Go 型別。包含位域的 C struct 型別沒有對應的 Go 型別。C++ class 型別沒有對應的 Go 型別。

C 和 Go 之間的記憶體分配方式完全不同，因為 Go 使用垃圾回收。該領域的具體指導方針尚未確定，但很可能允許將從 C 分配的記憶體指標傳遞給 Go。最終釋放指標的責任將保留在 C 端，當然，如果 C 端在 Go 端仍有副本時釋放了指標，程式將失敗。當將指標從 Go 傳遞給 C 時，Go 函式必須在某個 Go 變數中保留該指標的可見副本。否則，Go 垃圾回收器可能會在 C 函式仍在使用的同時刪除該指標。

函式名

Go 程式碼可以直接呼叫 C 函式，使用 gccgo 中實現的一個 Go 擴充套件：函式宣告可以前置 //extern NAME。例如，C 函式 open 在 Go 中宣告如下

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

C 函式自然期望一個以 NUL 結尾的字串，在 Go 中這等同於一個指向 byte 陣列（不是 slice！）的指標，並且有一個終止的零位元組。所以從 Go 進行的示例呼叫如下（匯入 syscall 包後）

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

（這僅作為示例，要在 Go 中開啟檔案，請使用 Go 的 os.Open 函式。）

請注意，如果 C 函式可能阻塞，例如呼叫 read 時，呼叫 C 函式可能會阻塞 Go 程式。除非您清楚自己在做什麼，否則 C 和 Go 之間的所有呼叫都應透過 cgo 或 SWIG 來實現，就像對 gc 編譯器一樣。

從 C 訪問的 Go 函式的名稱可能會發生變化。目前，沒有接收者的 Go 函式的名稱是 prefix.package.Functionname。字首由編譯包時使用的 -fgo-prefix 選項設定；如果未使用的選項，則預設為 go。要從 C 呼叫該函式，您必須使用 GCC 副檔名設定名稱。

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

從 C 原始檔自動生成 Go 宣告

GCC 的 Go 版本支援從 C 程式碼自動生成 Go 宣告。該功能相當笨拙，大多數使用者應該改用帶有 -gccgo 選項的 cgo 程式。

像往常一樣編譯您的 C 程式碼，並新增選項 -fdump-go-spec=FILENAME。這將作為編譯的副作用建立檔案 FILENAME。該檔案將包含 C 程式碼中宣告的型別、變數和函式的 Go 宣告。無法在 Go 中表示的 C 型別將被記錄為 Go 程式碼中的註釋。生成的檔案將沒有 package 宣告，但除此之外可以由 gccgo 直接編譯。

此過程充滿了未說明的特殊情況和限制，我們不保證它將來不會發生變化。它比常規過程更有可能成為實際 Go 程式碼的起點。