设置和使用 gccgo

本文档解释了如何使用 gccgo，一种 Go 语言编译器。gccgo 编译器是 GCC（广泛使用的 GNU 编译器）的一个新前端。尽管前端本身采用 BSD 样式许可证，但 gccgo 通常作为 GCC 的一部分使用，并受 GNU 通用公共许可证约束（该许可证将 gccgo 本身作为 GCC 的一部分进行约束；它不约束由 gccgo 生成的代码）。

请注意，gccgo 不是 gc 编译器；有关该编译器的说明，请参阅安装 Go 说明。

发行版

安装 gccgo 的最简单方法是安装一个 GCC 二进制发行版，该发行版构建为包含对 Go 的支持。GCC 二进制发行版可从多个网站获得，并且通常作为 GNU/Linux 发行版的一部分包含在内。我们预计构建这些二进制文件的大多数人都会包含对 Go 的支持。

GCC 4.7.1 版本及所有后续 4.7 版本都包含一个完整的 Go 1 编译器和库。

由于时间安排，GCC 4.8.0 和 4.8.1 版本接近但并不完全等同于 Go 1.1。GCC 4.8.2 版本包含一个完整的 Go 1.1.2 实现。

GCC 4.9 版本包含一个完整的 Go 1.2 实现。

GCC 5 版本包含一个完整的 Go 1.4 用户库实现。Go 1.4 运行时尚未完全合并，但这对于 Go 程序来说应该是不可见的。

GCC 6 版本包含一个完整的 Go 1.6.1 用户库实现。Go 1.6 运行时尚未完全合并，但这对于 Go 程序来说应该是不可见的。

GCC 7 版本包含一个完整的 Go 1.8.1 用户库实现。与早期版本一样，Go 1.8 运行时尚未完全合并，但这对于 Go 程序来说应该是不可见的。

GCC 8 版本包含一个完整的 Go 1.10.1 版本实现。Go 1.10 运行时现已完全合并到 GCC 开发源代码中，并且完全支持并发垃圾回收。

GCC 9 版本包含一个完整的 Go 1.12.2 版本实现。

GCC 10 版本包含一个完整的 Go 1.14.6 版本实现。

GCC 11 版本包含一个完整的 Go 1.16.3 版本实现。

GCC 12 和 13 版本包含一个完整的 Go 1.18 标准库实现。但是，GCC 尚未包含对泛型的支持。

源代码

如果您无法使用版本，或更愿意自己构建 gccgo，则可以通过 Git 访问 gccgo 源代码。GCC 网站有获取 GCC 源代码的说明。其中包含 gccgo 源代码。为方便起见，主 GCC 代码存储库的 devel/gccgo 分支中提供了 Go 支持的稳定版本：git://gcc.gnu.org/git/gcc.git。此分支会定期更新为稳定的 Go 编译器源代码。

请注意，虽然 gcc.gnu.org 是获取 Go 前端源代码的最便捷方式，但它并不是主源代码的存放位置。如果您想为 Go 前端编译器贡献更改，请参阅为 gccgo 做贡献。

构建

构建 gccgo 与构建 GCC 类似，只需添加一两个选项。请参阅 gcc 网站上的说明。运行 configure 时，添加选项 --enable-languages=c,c++,go（以及您可能想要构建的其他语言）。如果您针对的是 32 位 x86，那么您将希望构建 gccgo 以默认支持锁定比较和交换指令；为此，还需要使用 configure 选项 --with-arch=i586（或较新的架构，具体取决于您需要在何处运行程序）。如果您针对的是 64 位 x86，但有时希望使用 -m32 选项，那么请使用 configure 选项 --with-arch-32=i586。

Gold

在 x86 GNU/Linux 系统上，gccgo 编译器能够为协程使用一个小的非连续栈。这允许程序运行更多的协程，因为每个协程可以使用一个相对较小的栈。执行此操作需要使用 gold 链接器版本 2.22 或更高版本。你可以安装 GNU binutils 2.22 或更高版本，或者自己构建 gold。

要自己构建 gold，请使用 --enable-gold=default 构建 GNU binutils，当你运行 configure 脚本时。在构建之前，你必须安装 flex 和 bison 包。一个典型的顺序如下所示（你可以用有写权限的任何目录替换 /opt/gold）

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

无论你如何安装 gold，当你配置 gccgo 时，请使用选项 --with-ld=GOLD_BINARY。

先决条件

需要许多先决条件才能构建 GCC，如 gcc 网站中所述。在运行 gcc configure 脚本之前，安装所有先决条件非常重要。可以使用 GCC 源中的脚本 contrib/download_prerequisites 方便地下载先决条件库。

构建命令

一旦安装了所有先决条件，一个典型的构建和安装顺序如下所示（仅当使用如上所述的 gold 链接器时才使用 --with-ld 选项）

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 编译器的工作原理与其他 gcc 前端类似。从 GCC 5 开始，gccgo 安装还包括 go 命令的一个版本，该版本可用于构建 Go 程序，如 https://golang.ac.cn/cmd/go 中所述。

不使用 go 命令编译文件

gccgo -c file.go

这会生成 file.o。将文件链接在一起以形成可执行文件

gccgo -o file file.o

要运行生成的文件，你需要告诉程序在哪里找到已编译的 Go 包。有几种方法可以做到这一点

设置 LD_LIBRARY_PATH 环境变量
```
LD_LIBRARY_PATH=${prefix}/lib/gcc/MACHINE/VERSION
[or]
LD_LIBRARY_PATH=${prefix}/lib64/gcc/MACHINE/VERSION
export LD_LIBRARY_PATH
```
此处 ${prefix} 是构建 gccgo 时使用的 --prefix 选项。对于二进制安装，这通常是 /usr。是否使用 lib 或 lib64 取决于目标。通常 lib64 适用于 x86_64 系统，而 lib 适用于其他系统。其目的是命名找到 libgo.so 的目录。

在链接时传递 -Wl,-R 选项（如果适合你的系统，请将 lib 替换为 lib64）

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 选项以静态方式链接到已编译的包。
使用 -static 选项进行完全静态链接（gc 编译器的默认设置）。

选项

gccgo 编译器支持所有与语言无关的 GCC 选项，特别是 -O 和 -g 选项。

-fgo-pkgpath=PKGPATH 选项可用于设置正在编译的包的唯一前缀。该选项由 go 命令自动使用，但如果您直接调用 gccgo，则可能需要使用它。此选项旨在与包含许多包的大型程序一起使用，以便允许多个包使用与包名称相同的标识符。PKGPATH 可以是任何字符串；字符串的一个好选择是用于导入包的路径。

-I 和 -L 选项是编译器的同义词，可用于设置查找导入的搜索路径。如果您使用 go 命令进行构建，则不需要这些选项。

导入

当您编译导出某些内容的文件时，导出信息将直接存储在目标文件中。如果您直接使用 gccgo 而不是 go 命令进行构建，则在导入包时，您必须告诉 gccgo 如何查找该文件。

当您使用 gccgo 导入包 FILE 时，它将在以下文件中查找导入数据，并使用它找到的第一个文件。

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

当使用 FILE.gox 时，它通常只包含导出数据。这可以通过以下方式从 FILE.o 生成

objcopy -j .go_export FILE.o FILE.gox

gccgo 编译器将在当前目录中查找导入文件。在更复杂的情况下，您可以将 -I 或 -L 选项传递给 gccgo。这两个选项都采用要搜索的目录。-L 选项也会传递给链接器。

gccgo 编译器当前（2015-06-15）不会在目标文件中记录导入包的文件名。您必须安排将导入的数据链接到程序中。同样，使用 go 命令进行构建时不需要这样做。

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

调试

如果您在编译时使用 -g 选项，则可以在可执行文件中运行 gdb。调试器对 Go 的了解有限。您可以设置断点、单步执行等。您可以打印变量，但它们将被打印为具有 C/C++ 类型的变量。对于数字类型来说，这并不重要。Go 字符串和接口将显示为二元结构。Go 映射和通道始终表示为指向运行时结构的 C 指针。

C 互操作性

使用 gccgo 时，与 C 或使用 extern "C" 编译的 C++ 代码的互操作性有限。

类型

基本类型直接映射：Go 中的 int32 在 C 中是 int32_t，int64 是 int64_t，以此类推。Go 类型 int 是与指针大小相同的整数，因此对应于 C 类型 intptr_t。Go byte 等效于 C unsigned char。Go 中的指针在 C 中是指针。Go struct 与具有相同字段和类型的 C struct 相同。

Go string 类型当前定义为一个双元素结构（这 可能会更改）

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

您无法在 C 和 Go 之间传递数组。但是，Go 中的数组指针等效于 C 指针，指向元素类型的等效项。例如，Go *[10]int 等效于 C int*，假设 C 指针确实指向 10 个元素。

Go 中的切片是一种结构。当前定义为（这 可能会更改）

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

Go 函数的类型是指向结构的指针（这 可能会更改）。结构中的第一个字段指向函数的代码，这将等效于指向 C 函数的指针，其参数类型是等效的，并带有附加的后缀参数。后缀参数是闭包，要传递的参数是指向 Go 函数结构的指针。当 Go 函数返回多个值时，C 函数返回一个结构。例如，这些函数大致等效

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

Go interface、channel 和 map 类型没有对应的 C 类型（interface 是一个双元素结构，channel 和 map 是指向 C 中的结构的指针，但这些结构是故意未记录的）。C enum 类型对应于某些整数类型，但通常很难准确预测哪一个；使用强制转换。C union 类型没有对应的 Go 类型。包含位字段的 C struct 类型没有对应的 Go 类型。C++ class 类型没有对应的 Go 类型。

内存分配在 C 和 Go 中完全不同，因为 Go 使用垃圾回收。该领域的具体准则尚未确定，但很可能允许将指向已分配内存的指针从 C 传递到 Go。最终释放指针的责任仍由 C 端承担，当然，如果 C 端在 Go 端仍有副本时释放指针，程序将失败。当从 Go 传递指针到 C 时，Go 函数必须在某些 Go 变量中保留其可见副本。否则，Go 垃圾回收器可能会在 C 函数仍在使用指针时删除该指针。

函数名称

Go 代码可以使用在 gccgo 中实现的 Go 扩展直接调用 C 函数：函数声明可能以 //extern NAME 为前缀。例如，以下是 C 函数 open 在 Go 中的声明方式

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

C 函数自然期望以 NUL 结尾的字符串，在 Go 中，这等效于指向以终止零字节结尾的 byte 数组（而不是切片！）的指针。因此，来自 Go 的示例调用如下（在导入 syscall 包之后）

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

（这仅作为示例，要在 Go 中打开文件，请改用 Go 的 os.Open 函数）。

请注意，如果 C 函数可能被阻塞，例如在调用 read 时，调用 C 函数可能会阻塞 Go 程序。除非你清楚了解自己在做什么，否则所有 C 和 Go 之间的调用都应通过 cgo 或 SWIG 实现，就像 gc 编译器一样。

从 C 访问的 Go 函数的名称可能会更改。目前，没有接收器的 Go 函数的名称为 prefix.package.Functionname。前缀由编译包时使用的 -fgo-prefix 选项设置；如果未使用该选项，则默认为 go。要从 C 调用函数，你必须使用 GCC 扩展设置名称。

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

从 C 源代码自动生成 Go 声明

GCC 的 Go 版本支持从 C 代码自动生成 Go 声明。该功能相当尴尬，大多数用户应该改用带有 -gccgo 选项的 cgo 程序。

像往常一样编译你的 C 代码，并添加选项 -fdump-go-spec=FILENAME。这将创建文件 FILENAME 作为编译的副作用。此文件将包含 C 代码中声明的类型、变量和函数的 Go 声明。无法在 Go 中表示的 C 类型将作为注释记录在 Go 代码中。生成的文件将没有 package 声明，但可以由 gccgo 直接编译。

该过程充满了未说明的警告和限制，我们不保证它在未来不会改变。它更适合作为编写实际 Go 代码的起点，而不是作为常规过程。