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設定和使用 gccgo

本文件說明如何使用 gccgo，這是 Go 語言的編譯器。gccgo 編譯器是 GCC 的新前端，GCC 是廣泛使用的 GNU 編譯器。儘管前端本身採用 BSD 式授權，但 gccgo 通常作為 GCC 的一部分使用，並受 GNU 通用公共授權 (授權涵蓋 gccgo 本身作為 GCC 的一部分；不涵蓋 gccgo 所產生的程式碼) 的約束。

請注意，gccgo 並非 gc 編譯器；有關該編譯器的說明，請參閱 安裝 Go 說明。

版本

安裝 gccgo 最簡單的方式是安裝已建置為包含 Go 支援的 GCC 二進位版本。GCC 二進位版本可從 各種網站 取得，且通常包含在 GNU/Linux 發行版中。我們預期建置這些二進位版本的使用者大多會包含 Go 支援。

GCC 4.7.1 版本和所有後續的 4.7 版本都包含完整的 Go 1 編譯器和函式庫。

由於時間因素，GCC 4.8.0 和 4.8.1 版本接近但並非完全等同於 Go 1.1。GCC 4.8.2 版本包含完整的 Go 1.1.2 實作。

GCC 4.9 版本包含完整的 Go 1.2 實作。

GCC 5 版本包含完整的 Go 1.4 使用者函式庫實作。Go 1.4 執行時期並未完全合併，但 Go 程式不應可見此問題。

GCC 6 版本包含完整的 Go 1.6.1 使用者函式庫實作。Go 1.6 執行時期並未完全合併，但 Go 程式不應可見此問題。

GCC 7 版本包含完整的 Go 1.8.1 使用者函式庫實作。與較早版本一樣，Go 1.8 執行時期並未完全合併，但 Go 程式不應可見此問題。

GCC 8 版本包含完整的 Go 1.10.1 版本實作。Go 1.10 執行時期現已完全合併至 GCC 開發來源，且完全支援並行垃圾回收。

GCC 9 版本包含完整的 Go 1.12.2 版本實作。

GCC 10 版本包含完整的 Go 1.14.6 版本實作。

GCC 11 版本包含完整的 Go 1.16.3 版本實作。

GCC 12 和 13 版本包含完整的 Go 1.18 標準函式庫實作。然而，GCC 尚未包含對泛型的支援。

原始碼

如果您無法使用版本，或偏好自行建置 gccgo，則可透過 Git 存取 gccgo 原始碼。GCC 網站提供取得 GCC 原始碼的說明。其中包含 gccgo 原始碼。為方便起見，GCC 主要程式碼存放庫的 devel/gccgo 分支中提供 Go 支援的穩定版本：git://gcc.gnu.org/git/gcc.git。此分支會定期更新為穩定的 Go 編譯器來源。

請注意，儘管 gcc.gnu.org 是取得 Go 前端原始碼最方便的方式，但並非主要來源所在位置。如果您想對 Go 前端編譯器進行變更，請參閱對 gccgo 進行貢獻。

建置

建置 gccgo 就如同建置 GCC，只需多加一或兩個選項。請參閱gcc 網站上的說明。執行 configure 時，請加入選項 --enable-languages=c,c++,go（以及您可能想建置的其他語言）。如果您鎖定 32 位元 x86，則您會想建置 gccgo 以預設支援鎖定比較和交換指令；請同時使用 configure 選項 --with-arch=i586（或更新的架構，視您的程式執行位置而定）來執行此動作。如果您鎖定 64 位元 x86，但有時想使用 -m32 選項，請使用 configure 選項 --with-arch-32=i586。

Gold

在 x86 GNU/Linux 系統上，gccgo 編譯器能夠為 goroutine 使用小型非連續堆疊。這允許程式執行更多 goroutine，因為每個 goroutine 可以使用相對較小的堆疊。執行此動作需要使用 gold 連結器版本 2.22 或更新版本。您可以安裝 GNU binutils 2.22 或更新版本，或自行建置 gold。

要自行建置 gold，請建置 GNU binutils，並在執行 configure 程式碼時使用 --enable-gold=default。在建置之前，您必須安裝 flex 和 bison 套件。典型的順序如下（您可以將 /opt/gold 替換為您有寫入權限的任何目錄）： 

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，當您設定 gccgo 時，請使用選項 --with-ld=GOLD_BINARY。

先決條件

根據 gcc 網站 所述，建立 GCC 需要許多先決條件。在執行 gcc configure 指令碼之前，安裝所有先決條件非常重要。您可以使用 GCC 來源中的指令碼 contrib/download_prerequisites 方便地下載先決條件函式庫。

建立指令

安裝所有先決條件後，典型的建立和安裝順序如下所示（僅當您使用如上所述的 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 前端類似。從 GCC 5 開始，gccgo 安裝也包含 go 指令碼的版本，可用於建立 Go 程式，如 https://go.dev.org.tw/cmd/go 所述。

不使用 go 指令碼編譯檔案 

gccgo -c file.go

產生 file.o。將檔案連結在一起以形成可執行檔 

gccgo -o file file.o

若要執行產生的檔案，您需要告訴程式在哪裡可以找到已編譯的 Go 套件。有幾種方法可以做到這一點

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 選項可用於設定要編譯的套件的唯一前置詞。此選項會由 go 指令自動使用，但如果您直接呼叫 gccgo，您可能會想要使用它。此選項旨在與包含許多套件的大型程式一起使用，以允許多個套件使用與套件名稱相同的識別碼。PKGPATH 可以是任何字串；一個好的字串選擇是用於匯入套件的路徑。

-I 和 -L 選項（編譯器的同義詞）可用於設定尋找匯入的搜尋路徑。如果您使用 go 指令建置，則不需要這些選項。

匯入

當您編譯匯出某項內容的檔案時，匯出資訊將直接儲存在物件檔案中。如果您直接使用 gccgo 建置，而不是使用 go 指令，則當您匯入套件時，您必須告訴 gccgo 如何尋找檔案。

當您使用 gccgo 匯入套件 FILE 時，它會在下列檔案中尋找匯入資料，並使用它找到的第一個檔案。

FILE.gox（如果使用）通常只會包含匯出資料。這可以透過下列方式從 FILE.o 產生： 

objcopy -j .go_export FILE.o FILE.gox

gccgo 編譯器會在目前目錄中尋找匯入檔案。在更複雜的情況下，您可以將 -I 或 -L 選項傳遞給 gccgo。這兩個選項都會取得要搜尋的目錄。-L 選項也會傳遞給連結器。

gccgo 編譯器目前 (2015-06-15) 沒有在物件檔案中記錄已匯入套件的檔案名稱。您必須安排已匯入資料連結到程式中。同樣地，使用 go 指令建置時，不需要這麼做。 

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

除錯

如果您在編譯時使用 -g 選項，您可以在可執行檔上執行 gdb。除錯器僅具備有限的 Go 知識。您可以設定中斷點、單步執行等。您可以列印變數，但它們會以 C/C++ 類型列印。對於數字類型來說，這並不重要。Go 字串和介面會顯示為兩個元素的結構。Go 地圖和通道總是表示為執行時間結構的 C 指標。

C 互通性

使用 gccgo 時，與 C 或使用 extern "C" 編譯的 C++ 程式碼的互通性有限。

類型

基本類型直接對應：Go 中的 int32 在 C 中為 int32_t，int64 為 int64_t，依此類推。Go 類型 int 是與指標大小相同的整數，因此對應於 C 類型 intptr_t。Go byte 等於 C unsigned char。Go 中的指標在 C 中為指標。Go struct 與具有相同欄位和類型的 C struct 相同。

Go string 類型目前定義為兩個元素的結構（此定義 可能會變更） 

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 中陣列的指標等於 C 指標，指向等效元素類型。例如，Go *[10]int 等於 C int*，假設 C 指標確實指向 10 個元素。

Go 中的切片是一個結構。目前的定義如下（此定義 可能會變更） 

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

Go 函式的類型是一個指向結構的指標（這可能會變更）。結構中的第一個欄位指向函式的程式碼，這將等於一個 C 函式的指標，其參數類型相當，並有一個額外的尾部參數。尾部參數是閉包，而要傳遞的引數是一個指向 Go 函式結構的指標。當一個 Go 函式傳回多個值時，C 函式會傳回一個結構。例如，這些函式大致相當 

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

Go 的 interface、channel 和 map 類型沒有對應的 C 類型（interface 是個二元結構，而 channel 和 map 是 C 中結構的指標，但這些結構是故意沒有文件說明的）。C 的 enum 類型對應到某個整數類型，但一般來說要準確預測是哪個類型是很困難的；請使用強制轉型。C 的 union 類型沒有對應的 Go 類型。包含位元欄位的 C struct 類型沒有對應的 Go 類型。C++ 的 class 類型沒有對應的 Go 類型。

C 和 Go 之間的記憶體配置完全不同，因為 Go 使用垃圾回收。這個領域中的確切準則尚未確定，但很可能會允許從 C 傳遞一個指向已配置記憶體的指標到 Go。最終釋放指標的責任將留在 C 端，當然，如果 C 端在 Go 端仍有副本時釋放指標，程式就會失敗。從 Go 傳遞指標到 C 時，Go 函式必須在某個 Go 變數中保留一個可見的副本。否則，Go 垃圾回收器可能會在 C 函式仍在使用指標時刪除該指標。

函式名稱

Go 程式碼可以使用 gccgo 中實作的 Go 擴充功能直接呼叫 C 函式：函式宣告前面可以加上 //extern NAME。例如，以下是如何在 Go 中宣告 C 函式 open 

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

C 函式自然會預期一個以 NUL 結尾的字串，在 Go 中這等於一個指向一個陣列（不是切片！）的指標，該陣列的元素是 byte，並以一個零位元組結尾。因此，從 Go 呼叫的範例會像這樣（在匯入 syscall 套件之後） 

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

（這只是一個範例，要在 Go 中開啟檔案，請改用 Go 的 os.Open 函數）。

請注意，如果 C 函數會封鎖，例如呼叫 read 時，呼叫 C 函數可能會封鎖 Go 程式。除非你清楚了解自己在做什麼，否則所有 C 和 Go 之間的呼叫都應該透過 cgo 或 SWIG 實作，例如 gc 編譯器。

從 C 存取的 Go 函數名稱可能會變更。目前，沒有接收器的 Go 函數名稱為 prefix.package.Functionname。前綴由編譯套件時使用的 -fgo-prefix 選項設定；如果沒有使用該選項，預設值為 go。要從 C 呼叫函數，你必須使用 GCC 擴充功能設定名稱。 

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

從 C 原始碼自動產生 Go 宣告

GCC 的 Go 版本支援從 C 程式碼自動產生 Go 宣告。此功能相當笨拙，大多數使用者應該改用 cgo 程式搭配 -gccgo 選項。

像往常一樣編譯你的 C 程式碼，並加入選項 -fdump-go-spec=FILENAME。這會在編譯過程中產生檔案 FILENAME。此檔案會包含 C 程式碼中宣告的類型、變數和函數的 Go 宣告。無法在 Go 中表示的 C 類型會記錄在 Go 程式碼中的註解中。產生的檔案不會有 package 宣告，但 gccgo 可以直接編譯它。

此程序充斥著未說明的警告和限制，我們無法保證它在未來不會變更。它比較適合當作實際 Go 程式碼的起點，而不是常規程序。

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