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-## 13.4. 通過cgo調用C代碼
+## 13.4. 通过cgo调用C代码

-Go程序可能會遇到要訪問C語言的某些硬件驅動函數的場景，或者是從一個C++語言實現的嵌入式數據庫査詢記録的場景，或者是使用Fortran語言實現的一些線性代數庫的場景。C語言作爲一個通用語言，很多庫會選擇提供一個C兼容的API，然後用其他不同的編程語言實現（譯者：Go語言需要也應該擁抱這些鉅大的代碼遺産）。
+Go程序可能会遇到要访问C语言的某些硬件驱动函数的场景，或者是从一个C++语言实现的嵌入式数据库查询记录的场景，或者是使用Fortran语言实现的一些线性代数库的场景。C语言作为一个通用语言，很多库会选择提供一个C兼容的API，然后用其他不同的编程语言实现（译者：Go语言需要也应该拥抱这些巨大的代码遗产）。

-在本節中，我們將構建一個簡易的數據壓縮程序，使用了一個Go語言自帶的叫cgo的用於支援C語言函數調用的工具。這類工具一般被稱爲 *foreign-function interfaces* （簡稱ffi）, 併且在類似工具中cgo也不是唯一的。SWIG（ http://swig.org ）是另一個類似的且被廣泛使用的工具，SWIG提供了很多複雜特性以支援C++的特性，但SWIG併不是我們要討論的主題。
+在本节中，我们将构建一个简易的数据压缩程序，使用了一个Go语言自带的叫cgo的用于支援C语言函数调用的工具。这类工具一般被称为 *foreign-function interfaces* （简称ffi）, 并且在类似工具中cgo也不是唯一的。SWIG（ http://swig.org ）是另一个类似的且被广泛使用的工具，SWIG提供了很多复杂特性以支援C++的特性，但SWIG并不是我们要讨论的主题。

-在標準庫的`compress/...`子包有很多流行的壓縮算法的編碼和解碼實現，包括流行的LZW壓縮算法（Unix的compress命令用的算法）和DEFLATE壓縮算法（GNU gzip命令用的算法）。這些包的API的細節雖然有些差異，但是它們都提供了針對 io.Writer類型輸出的壓縮接口和提供了針對io.Reader類型輸入的解壓縮接口。例如：
+在标准库的`compress/...`子包有很多流行的压缩算法的编码和解码实现，包括流行的LZW压缩算法（Unix的compress命令用的算法）和DEFLATE压缩算法（GNU gzip命令用的算法）。这些包的API的细节虽然有些差异，但是它们都提供了针对 io.Writer类型输出的压缩接口和提供了针对io.Reader类型输入的解压缩接口。例如：

 ```Go
 package gzip // compress/gzip
@@ -12,11 +12,11 @@ func NewWriter(w io.Writer) io.WriteCloser
 func NewReader(r io.Reader) (io.ReadCloser, error)
 ```

-bzip2壓縮算法，是基於優雅的Burrows-Wheeler變換算法，運行速度比gzip要慢，但是可以提供更高的壓縮比。標準庫的compress/bzip2包目前還沒有提供bzip2壓縮算法的實現。完全從頭開始實現是一個壓縮算法是一件繁瑣的工作，而且 http://bzip.org 已經有現成的libbzip2的開源實現，不僅文檔齊全而且性能又好。
+bzip2压缩算法，是基于优雅的Burrows-Wheeler变换算法，运行速度比gzip要慢，但是可以提供更高的压缩比。标准库的compress/bzip2包目前还没有提供bzip2压缩算法的实现。完全从头开始实现是一个压缩算法是一件繁琐的工作，而且 http://bzip.org 已经有现成的libbzip2的开源实现，不仅文档齐全而且性能又好。

-如果是比較小的C語言庫，我們完全可以用純Go語言重新實現一遍。如果我們對性能也沒有特殊要求的話，我們還可以用os/exec包的方法將C編寫的應用程序作爲一個子進程運行。隻有當你需要使用複雜而且性能更高的底層C接口時，就是使用cgo的場景了（譯註：用os/exec包調用子進程的方法會導致程序運行時依賴那個應用程序）。下面我們將通過一個例子講述cgo的具體用法。
+如果是比较小的C语言库，我们完全可以用纯Go语言重新实现一遍。如果我们对性能也没有特殊要求的话，我们还可以用os/exec包的方法将C编写的应用程序作为一个子进程运行。只有当你需要使用复杂而且性能更高的底层C接口时，就是使用cgo的场景了（译注：用os/exec包调用子进程的方法会导致程序运行时依赖那个应用程序）。下面我们将通过一个例子讲述cgo的具体用法。

-譯註：本章采用的代碼都是最新的。因爲之前已經出版的書中包含的代碼隻能在Go1.5之前使用。從Go1.6開始，Go語言已經明確規定了哪些Go語言指針可以之間傳入C語言函數。新代碼重點是增加了bz2alloc和bz2free的兩個函數，用於bz_stream對象空間的申請和釋放操作。下面是新代碼中增加的註釋，説明這個問題：
+译注：本章采用的代码都是最新的。因为之前已经出版的书中包含的代码只能在Go1.5之前使用。从Go1.6开始，Go语言已经明确规定了哪些Go语言指针可以之间传入C语言函数。新代码重点是增加了bz2alloc和bz2free的两个函数，用于bz_stream对象空间的申请和释放操作。下面是新代码中增加的注释，说明这个问题：

 ```Go
 // The version of this program that appeared in the first and second
@@ -37,9 +37,9 @@ bzip2壓縮算法，是基於優雅的Burrows-Wheeler變換算法，運行速度
 // pointers to Go variables.
 ```

-要使用libbzip2，我們需要先構建一個bz_stream結構體，用於保持輸入和輸出緩存。然後有三個函數：BZ2_bzCompressInit用於初始化緩存，BZ2_bzCompress用於將輸入緩存的數據壓縮到輸出緩存，BZ2_bzCompressEnd用於釋放不需要的緩存。（目前不要擔心包的具體結構, 這個例子的目的就是演示各個部分如何組合在一起的。）
+要使用libbzip2，我们需要先构建一个bz_stream结构体，用于保持输入和输出缓存。然后有三个函数：BZ2_bzCompressInit用于初始化缓存，BZ2_bzCompress用于将输入缓存的数据压缩到输出缓存，BZ2_bzCompressEnd用于释放不需要的缓存。（目前不要担心包的具体结构, 这个例子的目的就是演示各个部分如何组合在一起的。）

-我們可以在Go代碼中直接調用BZ2_bzCompressInit和BZ2_bzCompressEnd，但是對於BZ2_bzCompress，我們將定義一個C語言的包裝函數，用它完成眞正的工作。下面是C代碼，對應一個獨立的文件。
+我们可以在Go代码中直接调用BZ2_bzCompressInit和BZ2_bzCompressEnd，但是对于BZ2_bzCompress，我们将定义一个C语言的包装函数，用它完成真正的工作。下面是C代码，对应一个独立的文件。

 <u><i>gopl.io/ch13/bzip</i></u>
 ```C
@@ -61,7 +61,7 @@ int bz2compress(bz_stream *s, int action,
 }
 ```

-現在讓我們轉到Go語言部分，第一部分如下所示。其中`import "C"`的語句是比較特别的。其實併沒有一個叫C的包，但是這行語句會讓Go編譯程序在編譯之前先運行cgo工具。
+现在让我们转到Go语言部分，第一部分如下所示。其中`import "C"`的语句是比较特别的。其实并没有一个叫C的包，但是这行语句会让Go编译程序在编译之前先运行cgo工具。

 ```Go
 // Package bzip provides a writer that uses bzip2 compression (bzip.org).
@@ -101,13 +101,13 @@ func NewWriter(out io.Writer) io.WriteCloser {
 }
 ```

-在預處理過程中，cgo工具爲生成一個臨時包用於包含所有在Go語言中訪問的C語言的函數或類型。例如C.bz_stream和C.BZ2_bzCompressInit。cgo工具通過以某種特殊的方式調用本地的C編譯器來發現在Go源文件導入聲明前的註釋中包含的C頭文件中的內容（譯註：`import "C"`語句前僅捱着的註釋是對應cgo的特殊語法，對應必要的構建參數選項和C語言代碼）。
+在预处理过程中，cgo工具为生成一个临时包用于包含所有在Go语言中访问的C语言的函数或类型。例如C.bz_stream和C.BZ2_bzCompressInit。cgo工具通过以某种特殊的方式调用本地的C编译器来发现在Go源文件导入声明前的注释中包含的C头文件中的内容（译注：`import "C"`语句前仅挨着的注释是对应cgo的特殊语法，对应必要的构建参数选项和C语言代码）。

-在cgo註釋中還可以包含#cgo指令，用於給C語言工具鏈指定特殊的參數。例如CFLAGS和LDFLAGS分别對應傳給C語言編譯器的編譯參數和鏈接器參數，使它們可以特定目録找到bzlib.h頭文件和libbz2.a庫文件。這個例子假設你已經在/usr目録成功安裝了bzip2庫。如果bzip2庫是安裝在不同的位置，你需要更新這些參數（譯註：這里有一個從純C代碼生成的cgo綁定，不依賴bzip2靜態庫和操作繫統的具體環境，具體請訪問 https://github.com/chai2010/bzip2 ）。
+在cgo注释中还可以包含#cgo指令，用于给C语言工具链指定特殊的参数。例如CFLAGS和LDFLAGS分别对应传给C语言编译器的编译参数和链接器参数，使它们可以特定目录找到bzlib.h头文件和libbz2.a库文件。这个例子假设你已经在/usr目录成功安装了bzip2库。如果bzip2库是安装在不同的位置，你需要更新这些参数（译注：这里有一个从纯C代码生成的cgo绑定，不依赖bzip2静态库和操作系统的具体环境，具体请访问 https://github.com/chai2010/bzip2 ）。

-NewWriter函數通過調用C語言的BZ2_bzCompressInit函數來初始化stream中的緩存。在writer結構中還包括了另一個buffer，用於輸出緩存。
+NewWriter函数通过调用C语言的BZ2_bzCompressInit函数来初始化stream中的缓存。在writer结构中还包括了另一个buffer，用于输出缓存。

-下面是Write方法的實現，返迴成功壓縮數據的大小，主體是一個循環中調用C語言的bz2compress函數實現的。從代碼可以看到，Go程序可以訪問C語言的bz_stream、char和uint類型，還可以訪問bz2compress等函數，甚至可以訪問C語言中像BZ_RUN那樣的宏定義，全部都是以C.x語法訪問。其中C.uint類型和Go語言的uint類型併不相同，卽使它們具有相同的大小也是不同的類型。
+下面是Write方法的实现，返回成功压缩数据的大小，主体是一个循环中调用C语言的bz2compress函数实现的。从代码可以看到，Go程序可以访问C语言的bz_stream、char和uint类型，还可以访问bz2compress等函数，甚至可以访问C语言中像BZ_RUN那样的宏定义，全部都是以C.x语法访问。其中C.uint类型和Go语言的uint类型并不相同，即使它们具有相同的大小也是不同的类型。

 ```Go
 func (w *writer) Write(data []byte) (int, error) {
@@ -131,9 +131,9 @@ func (w *writer) Write(data []byte) (int, error) {
 }
 ```

-在循環的每次迭代中，向bz2compress傳入數據的地址和剩餘部分的長度，還有輸出緩存w.outbuf的地址和容量。這兩個長度信息通過它們的地址傳入而不是值傳入，因爲bz2compress函數可能會根據已經壓縮的數據和壓縮後數據的大小來更新這兩個值。每個塊壓縮後的數據被寫入到底層的io.Writer。
+在循环的每次迭代中，向bz2compress传入数据的地址和剩余部分的长度，还有输出缓存w.outbuf的地址和容量。这两个长度信息通过它们的地址传入而不是值传入，因为bz2compress函数可能会根据已经压缩的数据和压缩后数据的大小来更新这两个值。每个块压缩后的数据被写入到底层的io.Writer。

-Close方法和Write方法有着類似的結構，通過一個循環將剩餘的壓縮數據刷新到輸出緩存。
+Close方法和Write方法有着类似的结构，通过一个循环将剩余的压缩数据刷新到输出缓存。

 ```Go
 // Close flushes the compressed data and closes the stream.
@@ -161,11 +161,11 @@ func (w *writer) Close() error {
 }
 ```

-壓縮完成後，Close方法用了defer函數確保函數退出前調用C.BZ2_bzCompressEnd和C.bz2free釋放相關的C語言運行時資源。此刻w.stream指針將不再有效，我們將它設置爲nil以保證安全，然後在每個方法中增加了nil檢測，以防止用戶在關閉後依然錯誤使用相關方法。
+压缩完成后，Close方法用了defer函数确保函数退出前调用C.BZ2_bzCompressEnd和C.bz2free释放相关的C语言运行时资源。此刻w.stream指针将不再有效，我们将它设置为nil以保证安全，然后在每个方法中增加了nil检测，以防止用户在关闭后依然错误使用相关方法。

-上面的實現中，不僅僅寫是非併發安全的，甚至併發調用Close和Write方法也可能導致程序的的崩潰。脩複這個問題是練習13.3的內容。
+上面的实现中，不仅仅写是非并发安全的，甚至并发调用Close和Write方法也可能导致程序的的崩溃。修复这个问题是练习13.3的内容。

-下面的bzipper程序，使用我們自己包實現的bzip2壓縮命令。它的行爲和許多Unix繫統的bzip2命令類似。
+下面的bzipper程序，使用我们自己包实现的bzip2压缩命令。它的行为和许多Unix系统的bzip2命令类似。

 <u><i>gopl.io/ch13/bzipper</i></u>
 ```Go
@@ -190,7 +190,7 @@ func main() {
 }
 ```

-在上面的場景中，我們使用bzipper壓縮了/usr/share/dict/words繫統自帶的詞典，從938,848字節壓縮到335,405字節。大約是原始數據大小的三分之一。然後使用繫統自帶的bunzip2命令進行解壓。壓縮前後文件的SHA256哈希碼是相同了，這也説明了我們的壓縮工具是正確的。（如果你的繫統沒有sha256sum命令，那麽請先按照練習4.2實現一個類似的工具）
+在上面的场景中，我们使用bzipper压缩了/usr/share/dict/words系统自带的词典，从938,848字节压缩到335,405字节。大约是原始数据大小的三分之一。然后使用系统自带的bunzip2命令进行解压。压缩前后文件的SHA256哈希码是相同了，这也说明了我们的压缩工具是正确的。（如果你的系统没有sha256sum命令，那么请先按照练习4.2实现一个类似的工具）

 ```
 $ go build gopl.io/ch13/bzipper
@@ -204,8 +204,8 @@ $ ./bzipper < /usr/share/dict/words | bunzip2 | sha256sum
 126a4ef38493313edc50b86f90dfdaf7c59ec6c948451eac228f2f3a8ab1a6ed -
 ```

-我們演示了如何將一個C語言庫鏈接到Go語言程序。相反, 將Go編譯爲靜態庫然後鏈接到C程序，或者將Go程序編譯爲動態庫然後在C程序中動態加載也都是可行的（譯註：在Go1.5中，Windows繫統的Go語言實現併不支持生成C語言動態庫或靜態庫的特性。不過好消息是，目前已經有人在嚐試解決這個問題，具體請訪問 [Issue11058](https://github.com/golang/go/issues/11058) ）。這里我們隻展示的cgo很小的一些方面，更多的關於內存管理、指針、迴調函數、中斷信號處理、字符串、errno處理、終結器，以及goroutines和繫統線程的關繫等，有很多細節可以討論。特别是如何將Go語言的指針傳入C函數的規則也是異常複雜的（譯註：簡單來説，要傳入C函數的Go指針指向的數據本身不能包含指針或其他引用類型；併且C函數在返迴後不能繼續持有Go指針；併且在C函數返迴之前，Go指針是被鎖定的，不能導致對應指針數據被移動或棧的調整），部分的原因在13.2節有討論到，但是在Go1.5中還沒有被明確（譯註：Go1.6將會明確cgo中的指針使用規則）。如果要進一步閲讀，可以從 https://golang.org/cmd/cgo 開始。
+我们演示了如何将一个C语言库链接到Go语言程序。相反, 将Go编译为静态库然后链接到C程序，或者将Go程序编译为动态库然后在C程序中动态加载也都是可行的（译注：在Go1.5中，Windows系统的Go语言实现并不支持生成C语言动态库或静态库的特性。不过好消息是，目前已经有人在尝试解决这个问题，具体请访问 [Issue11058](https://github.com/golang/go/issues/11058) ）。这里我们只展示的cgo很小的一些方面，更多的关于内存管理、指针、回调函数、中断信号处理、字符串、errno处理、终结器，以及goroutines和系统线程的关系等，有很多细节可以讨论。特别是如何将Go语言的指针传入C函数的规则也是异常复杂的（译注：简单来说，要传入C函数的Go指针指向的数据本身不能包含指针或其他引用类型；并且C函数在返回后不能继续持有Go指针；并且在C函数返回之前，Go指针是被锁定的，不能导致对应指针数据被移动或栈的调整），部分的原因在13.2节有讨论到，但是在Go1.5中还没有被明确（译注：Go1.6将会明确cgo中的指针使用规则）。如果要进一步阅读，可以从 https://golang.org/cmd/cgo 开始。

-**練習 13.3：** 使用sync.Mutex以保證bzip2.writer在多個goroutines中被併發調用是安全的。
+**练习 13.3：** 使用sync.Mutex以保证bzip2.writer在多个goroutines中被并发调用是安全的。

-**練習 13.4：** 因爲C庫依賴的限製。 使用os/exec包啟動/bin/bzip2命令作爲一個子進程，提供一個純Go的bzip.NewWriter的替代實現（譯註：雖然是純Go實現，但是運行時將依賴/bin/bzip2命令，其他操作繫統可能無法運行）。
+**练习 13.4：** 因为C库依赖的限制。 使用os/exec包启动/bin/bzip2命令作为一个子进程，提供一个纯Go的bzip.NewWriter的替代实现（译注：虽然是纯Go实现，但是运行时将依赖/bin/bzip2命令，其他操作系统可能无法运行）。