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Go编译相关

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Go编译相关

Go的一些环境变量

在我们安装Go语言的时候，都要设置一些环境变量，最重要的就是GOROOT和GOPATH，那么他们分别代表的是什么呢？

下图是所有的Go环境变量

随便挑几个

  • GOROOT是GO的安装路径，有一些关于操作系统方面的支持和编译器、链接器等等

  • GOPATH是一个工作空间，目的是提供一个寻找.go源码的路径，可以设置多个目录，GO官方要求需要包含三个文件夹，src存放源文件，pkg存放编译后的库文件，后缀为.a，bin则存放可执行文件。

  • GOOS是Go当前所在的操作系统

  • GOARCH是Go所在的计算机架构

  • GO111MODULE表示是否开启Gomod

  • GOPROXY表示代理，direct表示是否直接走代理

  • CGO表示是否开启CGO

在交叉编译的时候就要使用到GOOS和GOARCH，交叉编译指的是：编译的平台和代码最终运行的平台不一样，我们都知道，不同机器的机器码是不一样的，不是说一个二进制文件，在所有机器上都可以执行的。

比如这么一个场景：你的开发环境是Win10，但是服务器是Centos7，这时候你想要让代码在服务器上运行，可以有这么两种解决方案

  1. 把整个工程文件传到服务器上，在服务器上进行编译和运行，但这显然不方便，因为你还要在服务器上安装Go
  2. 在开发环境进行编译，编译出的二进制文件能够在服务器上运行

显然第二种解决方案更加简单

那么该怎么做呢？

  1. 修改GOOS和GOARCH为对应的平台与计算机架构，在Go1.13之后修改环境变量要用到go env -w
  2. GOOS=linux GOARCH=amd64 go build //分别指定对应的平台和机器的位数

当然，在实际开发中一般环境都是和服务器相同的(操作系统和机器位数)，这样就不会有类似的问题。

Go代码编译链接过程

从上图可以看出来，一份Go代码需要先经过编译器的编译称为汇编程序，再通过汇编器成为二进制可执行程序，再经过链接器的链接，最后才成为了一份二进制可执行文件。

具体过程：go build其实就是编译和链接的过程，编译是指对源文件进行词法分析、语法分析、语义分析、优化，最后生成汇编代码文件，以.s作为文件的后缀。之后，汇编器会将汇编代码转变成机器可以执行的指令，每一条汇编语句都与一条机器指令对应。编译是一个很智能的过程，里面还包含了优化的部分，而汇编则是比较机械的部分，将汇编语句转换成机器指令。

编译过程

主要过程就是：扫描、语法分析、语义分析、源代码优化、代码生成、目标代码优化

词法分析（扫描）：将源代码字符序列转换为标记(token)序列的过程 进行这个步骤的程序叫做词法分析器，也叫作扫描器(scanner)，一般以函数的方式存在，.go文件被输入到scanner，它使用一种类似于有限状态机的算法，将源代码的字符系列分割成一系列的token。token分为这几种：关键字、标识符、字面量、特殊符号等等

Go语言scanner的具体逻辑就是通过next函数，获取下一个未被解析的字符，并且跳过之后的空格，回车，换行，tab这些字符，进入一个大的switch-case语句，匹配不同的情况。

语法分析：上一步生成的token序列，需要经过进一步的处理，生成一颗以表达式为结点的语法树（把符号组成一个句子）

语义分析：检查常量、类型、函数声明等等，可以把这一步看成静态检查，如果有很明显的语法错误，就会报错。

中间代码生成：编译过程可以分为前端和后端，前端生成和平台无关的中间代码，而后端会针对不同的平台，生成不同的机器码，前面的词法分析、语法分析、语义分析都属于编译器前端，后面的阶段属于编译器后端。

目标代码生成与优化：不同机器的机器字长、寄存器都不一样，意味着在不同机器上跑的机器码是不一样的，最后一步的目的就是要生成能在不同CPU架构上运行的代码。目标代码优化器会对一些指令进行优化，提升程序的效率。

链接：将编译器生成的一个个目标文件链接成可执行文件，最后得到的文件是分成各种段的。

其实关于编译链接这部分的内容还有很多需要学习的，这里只是简单的说明了一下，具体可以参考《程序员自我修养》这本书

Go编译相关命令

Go语言的源码分为三类：命令源码、库源码、测试源码

命令源码：Go程序的入口，包含func main() 函数，且第一行用package main声明属于main包

库源码：主要是各种函数、各种接口，例如工具类的函数

测试源码：以_test.go为后缀，用于测试功能、性能等

与编译相关的Go命令主要有三个

  • go build
  • go install
  • go run

go build的一些参数

  • -a 强制重新编译所有涉及到的包
  • -n 打印命令执行过程 不真正执行
  • -p n 打印命令执行的并行数 n默认为cpu核数
  • -race 检测并报告程序中的数据竞争问题
  • -v 打印命令执行中涉及到的代码包名称
  • -x 打印命令过程中涉及到的命令 并执行
  • -work 打印编译过程中的临时文件夹，编译完成后会被删除

go build：编译过程会忽略掉测试源码 执行过程是递归寻找main.go所依赖的包，以及依赖的依赖，直至最低层的包，如果有循环依赖，则直接退出

go install ：编译并安装指定的代码包，相比于Go build，它多了一个“安装编译后的结果文件到指定目录”的步骤

go run ：先编译，再链接，再执行

Go程序启动过程

1.检查运行平台的CPU 设置好程序运行需要相关标志

2.TLS的初始化

3.runtime包进行变量和调度器的设置

4.创建新的goroutine绑定用户的main方法

5.开始进行goroutine的调度