本教程詳細介紹了如何在 Go 語言中調用 c++ 代碼。通過 C 接口的橋梁，我們將展示如何封裝 C++ 類，并在 Go 程序中使用它們。文章提供了完整的示例代碼，包括 C++ 類的定義、C 接口的封裝、Go 語言的調用以及相應的編譯和測試步驟，幫助開發者理解和實踐 Go 與 C++ 的混合編程。
Go 語言本身并不直接支持調用 C++ 代碼，但它提供了 cgo 工具，允許 Go 程序調用 C 語言函數。因此，為了在 Go 中使用 C++ 代碼，我們需要先將 C++ 代碼封裝成 C 接口。
封裝 C++ 代碼為 C 接口
這個過程的核心思想是，創建一個 C 接口作為 Go 和 C++ 之間的橋梁。這個接口將 C++ 類的功能暴露為 C 函數，然后 Go 程序就可以通過 cgo 調用這些 C 函數，從而間接使用 C++ 代碼。
下面是一個具體的例子：
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假設我們有一個簡單的 C++ 類 cxxFoo：
// 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; }
我們需要創建一個對應的 C 接口：
// foo.h #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif typedef void* Foo; Foo FooInit(void); void FooFree(Foo); void FooBar(Foo); #ifdef __cplusplus } #endif
這里的 Foo 類型被定義為 void*，這是因為 C 語言中沒有類似于 C++ 類的概念。使用 void* 可以隱藏 C++ 類的具體實現細節，避免在 C 接口中暴露 C++ 的類型信息。
C 接口的實現如下：
// 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(); }
這個 C++ 代碼實現了 C 接口中定義的函數，它負責創建、銷毀和調用 C++ 類的成員函數。
在 Go 中調用 C 接口
有了 C 接口之后，我們就可以在 Go 程序中使用 cgo 來調用這些函數了。
// foo.go package foo /* #include "foo.h" */ import "C" import "unsafe" type GoFoo struct { foo C.Foo } // New 創建一個新的 C++ 對象并返回封裝后的 Go 結構體 func New() GoFoo { var ret GoFoo ret.foo = C.FooInit() return ret } // Free 釋放 C++ 對象占用的內存 func (f GoFoo) Free() { C.FooFree(unsafe.pointer(f.foo)) } // Bar 調用 C++ 對象的 Bar 方法 func (f GoFoo) Bar() { C.FooBar(unsafe.Pointer(f.foo)) }
在 Go 代碼中，我們首先通過注釋中的 #include “foo.h” 引入了 C 接口的頭文件。然后，我們定義了一個 GoFoo 結構體，它包含一個 C.Foo 類型的字段，用于存儲 C++ 對象的指針。
接下來，我們定義了 New、Free 和 Bar 等方法，這些方法分別調用了 C 接口中的 FooInit、FooFree 和 FooBar 函數。注意，由于 C 接口中使用的是 void* 類型，因此我們需要使用 unsafe.Pointer 將 C.Foo 類型轉換為 unsafe.Pointer 類型，以便在 Go 和 C 之間傳遞指針。
編譯和測試
為了編譯和測試這個例子，我們需要創建一個 makefile 文件：
# 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)
這個 makefile 文件定義了編譯 C++ 代碼和鏈接 Go 代碼的步驟。我們需要先編譯 C++ 代碼，然后將編譯后的目標文件鏈接成一個共享庫。
最后，我們可以創建一個測試文件來測試我們的代碼：
// foo_test.go package foo import "testing" func TestFoo(t *testing.T) { foo := New() foo.Bar() // 應該輸出 1 foo.Free() }
運行 make test 命令，如果一切順利，我們應該能夠看到以下輸出：
gotest rm -f _test/foo.a _gotest_.6 6g -o _gotest_.6 foo.cgo1.go foo.cgo2.go foo_test.go rm -f _test/foo.a gopack grc _test/foo.a _gotest_.6 foo.cgo3.6 1 PASS
注意事項
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內存管理：在使用 cgo 調用 C++ 代碼時，需要注意內存管理。由于 C++ 代碼和 Go 代碼運行在不同的內存空間中，因此我們需要手動管理 C++ 對象的內存。在 Go 代碼中創建的 C++ 對象，需要在 Go 代碼中顯式地釋放。
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異常處理：C++ 異常不能跨越 cgo 的邊界。如果 C++ 代碼拋出了異常，這個異常不會傳遞到 Go 代碼中。因此，我們需要在 C++ 代碼中捕獲異常，并將其轉換為 C 接口可以處理的錯誤碼。
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繼承關系：Go 語言沒有繼承的概念，因此在封裝 C++ 類時，需要特別注意繼承關系的處理。一種常見的做法是將 C++ 類的繼承關系轉換為 Go 語言的組合關系。
總結
通過 C 接口，我們可以在 Go 語言中調用 C++ 代碼。這種方法雖然比較繁瑣，但是它提供了一種在 Go 程序中使用現有 C++ 代碼的有效途徑。在實際應用中，我們需要根據具體的需求選擇合適的封裝方式，并注意內存管理和異常處理等問題。
