在 Go 语言中使用 C++ 代码

本文介绍了如何在 Go 语言中调用 C++ 代码，通过 C 接口封装 C++ 类，并使用 c++go 工具在 Go 代码中调用 C++ 函数。文章提供了一个完整的示例，包括 C++ 类的定义、C 接口的封装、Go 语言的调用以及 Makefile 的编写，帮助读者理解和掌握在 Go 语言中使用 C++ 代码的方法。

在 Go 语言项目中，有时需要利用 C++ 编写的高性能库或者已有的 C++ 代码。由于 Go 语言本身并不直接支持 C++ 的类和对象，因此需要通过 C 接口作为桥梁，将 C++ 代码封装成 C 风格的函数，然后使用 Go 语言的 cgo 工具进行调用。

以下是一个详细的步骤和示例，说明如何在 Go 语言中使用 C++ 代码。

1. C++ 类的定义

首先，定义一个简单的 C++ 类，例如：

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// foo.hpp
class cxxFoo {
public:
  int a;
  cxxFoo(int _a):a(_a){};
  ~cxxFoo(){};
  void Bar();
};

// foo.cpp
#include <iostream>
#include "foo.hpp"
void cxxFoo::Bar(void) {
  std::cout << this->a << std::endl;
}

这个类 cxxFoo 包含一个整数成员 a，一个构造函数，一个析构函数和一个名为 Bar 的成员函数，该函数将 a 的值打印到标准输出。

2. C 接口的封装

为了让 Go 语言能够调用 C++ 代码，需要将 C++ 类封装成 C 接口。这通常涉及到定义一个 C 头文件，声明 C 风格的函数，这些函数将作为 C++ 类的代理。

// foo.h
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

typedef void* Foo;

Foo FooInit(void);
void FooFree(Foo);
void FooBar(Foo);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

在这个头文件中，Foo 被定义为 void* 类型，用于指向 C++ 类的实例。FooInit 函数用于创建 cxxFoo 的实例，FooFree 函数用于释放实例，FooBar 函数用于调用 cxxFoo 类的 Bar 方法。extern "C" 确保 C++ 编译器使用 C 链接方式，以便 Go 语言可以调用这些函数。

接下来，实现这些 C 接口函数：

// cfoo.cpp
#include "foo.hpp"
#include "foo.h"

Foo FooInit() {
  cxxFoo * ret = new cxxFoo(1);
  return (void*)ret;
}

void FooFree(Foo f) {
  cxxFoo * foo = (cxxFoo*)f;
  delete foo;
}

void FooBar(Foo f) {
  cxxFoo * foo = (cxxFoo*)f;
  foo->Bar();
}

这些 C 函数在内部创建、释放和调用 C++ 类的实例。

3. Go 语言的调用

现在，可以在 Go 语言中使用 cgo 工具调用这些 C 接口。首先，创建一个 Go 文件：

// foo.go
package foo

// #include "foo.h"
import "C"
import "unsafe"

type GoFoo struct {
    foo C.Foo
}

func New() GoFoo {
    var ret GoFoo
    ret.foo = C.FooInit()
    return ret
}

func (f GoFoo) Free() {
    C.FooFree(unsafe.Pointer(f.foo))
}

func (f GoFoo) Bar() {
    C.FooBar(unsafe.Pointer(f.foo))
}

在这个 Go 文件中，// #include "foo.h" 指令告诉 cgo 工具包含 C 头文件。import "C" 导入 C 语言的包，允许 Go 代码调用 C 函数。unsafe 包用于在 Go 和 C 之间传递指针。GoFoo 结构体封装了 C 接口返回的 Foo 指针，并提供了 New、Free 和 Bar 方法，用于创建、释放和调用 C++ 类的实例。

4. Makefile 的编写

为了编译和链接 C++ 代码和 Go 代码，需要编写一个 Makefile：

# makefile
TARG=foo
CGOFILES=foo.go
include $(GOROOT)/src/Make.$(GOARCH)
include $(GOROOT)/src/Make.pkg

foo.o: foo.cpp
    g++ $(_CGO_CFLAGS_$(GOARCH)) -fPIC -O2 -o $@ -c $(CGO_CFLAGS) $<

cfoo.o: cfoo.cpp
    g++ $(_CGO_CFLAGS_$(GOARCH)) -fPIC -O2 -o $@ -c $(CGO_CFLAGS) $<

CGO_LDFLAGS += -lstdc++

$(elem)_foo.so: foo.cgo4.o foo.o cfoo.o
    gcc $(_CGO_CFLAGS_$(GOARCH)) $(_CGO_LDFLAGS_$(GOOS)) -o $@ $^ $(CGO_LDFLAGS)

这个 Makefile 定义了编译 C++ 代码和链接 C 库的规则。它使用 g++ 编译 C++ 代码，并使用 gcc 链接生成共享库。CGO_LDFLAGS += -lstdc++ 确保链接器链接 C++ 标准库。

5. 单元测试

最后，编写一个单元测试来验证 Go 代码是否能够正确调用 C++ 代码：

// foo_test.go
package foo

import "testing"

func TestFoo(t *testing.T) {
    foo := New()
    foo.Bar()
    foo.Free()
}

这个单元测试创建了一个 GoFoo 实例，调用了 Bar 方法，然后释放了实例。

6. 编译和运行

使用以下命令编译和运行代码：

make
make install
make test

make 命令编译 C++ 代码和 Go 代码，make install 命令安装共享库，make test 命令运行单元测试。

注意事项

• 确保 C++ 编译器和链接器可用，并且配置正确。
• 在 C 接口中，使用 void* 传递 C++ 类的实例，避免在 C 头文件中暴露 C++ 类的定义。
• 使用 unsafe 包时要小心，确保指针类型转换正确。
• Makefile 需要根据具体的项目进行调整。

总结

通过 C 接口和 cgo 工具，可以在 Go 语言中使用 C++ 代码。这种方法允许 Go 语言利用 C++ 编写的高性能库和已有的 C++ 代码，从而提高 Go 语言项目的性能和功能。虽然这种方法需要编写额外的 C 接口代码，但是它可以有效地桥接 Go 语言和 C++ 语言，实现代码的重用和扩展。

以上就是在 Go 语言中使用 C++ 代码的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！