Golang verbessert CGO

Bei der Entwicklung eines Programms muss manchmal die zugrunde liegende Systembibliothek verwendet werden, und der CGO-Mechanismus der Go-Sprache kann die C-Sprache bis zu einem gewissen Grad unterstützen. Dadurch wird eine Interaktion mit dem zugrunde liegenden System erreicht, und die Go-Sprache verfügt auch über diese bestimmte Funktionen plattformübergreifend. Allerdings weist CGO auch Leistungsprobleme auf, insbesondere wenn häufige Aufrufe zu Leistungsengpässen führen. Daher war die Frage, wie die Leistung von CGO verbessert werden kann, immer ein großes Problem.

Ab Version 1.5 hat die Go-Sprache begonnen, die Leistungsprobleme von CGO zu verbessern. In diesem Artikel werden einige der aktuellen Mainstream-CGO-Verbesserungsmethoden sowie deren Vor- und Nachteile vorgestellt.

1. Verwenden Sie die Direktive go:linkname

Die Direktive go:linkname ermöglicht es Go-Sprachfunktionen, C-Sprachfunktionen direkt aufzurufen, wodurch der Prozess des Aufrufs von Funktionen über den Cgo-Mechanismus vermieden wird. Diese Methode kann die Ausführungseffizienz des Programms bis zu einem gewissen Grad verbessern, insbesondere wenn C-Sprachfunktionen häufig aufgerufen werden, ist die Leistung besonders offensichtlich.

Zum Beispiel haben wir eine Quelldatei von hello.c, die eine Funktion namens hello implementiert. Jetzt möchten wir diese Funktion direkt im Golang-Code aufrufen. Wir können dies tun (hello.c):

#include <stdio.h>
void hello() {
    printf("Hello World
");
}

Definieren Sie a Eine Funktion namens gohello und dann die Direktive go:linkname verwenden, um sie an die Funktion hello (goh.h) zu binden:

package main

import "C"

//export gohello
func gohello() {
    //调用hello函数
    hello()
}

//go:linkname hello
func hello()

Auf diese Weise haben wir es dem Golang-Programm erfolgreich ermöglicht, die Funktion hello direkt aufzurufen und so die Verwendung zu vermeiden des CGO-Leistungsaufwands.

Nachteile: Obwohl diese Methode die Effizienz des Programms verbessern kann, führt die Verwendung der Anweisung go:linkname zu einer starken Kopplung der Go-Sprache und des C-Sprachcodes und verringert die Lesbarkeit, was der Codewartung und -verwaltung nicht förderlich ist.

2. Schreiben Sie die Systemaufrufbibliothek neu.

Systemaufrufbibliotheken in der Sprache C sind oft sehr große und komplexe Bibliotheken, und der Aufwand für den Aufruf dieser Bibliotheken ist relativ hoch. Daher ist das Umschreiben der Systemaufrufbibliothek ein wirksames Mittel zur Verbesserung der CGO-Leistung.

Zum Beispiel wird die stdio-Bibliothek in der Go-Sprache basierend auf der stdio-Bibliothek in der C-Sprache implementiert. In der Go-Sprache werden jedoch nur wenige Funktionen in der stdio-Bibliothek verwendet, sodass diese vereinfacht und diese nutzlosen Funktionen eliminiert werden können.

Am Beispiel des Öffnens einer Datei können wir die Open-Funktion in der Syscall-Bibliothek anstelle der Open-File-Funktion in der Stdio-Bibliothek verwenden. Mit dieser Methode kann der Aufwand vermieden werden, der durch die Verwendung von cgo zum Aufrufen der stdio-Bibliothek entsteht, wodurch die Effizienz des Programms verbessert wird.

Nachteile: Das Umschreiben der Systemaufrufbibliothek erfordert ein umfassendes Verständnis der zugrunde liegenden API und entsprechende C/C++-Programmiererfahrung. Für Entwickler, die mit der zugrunde liegenden API nicht vertraut sind, ist diese Methode möglicherweise nicht praktikabel.

3. Verwenden Sie statische Inline-Funktionen im Code.

Die statische Inline-Funktion ist eine Compiler-Optimierungsoption. Sie kann den Ausführungscode der Funktion direkt in den Funktionsaufrufpunkt einbetten und so den Overhead von Funktionsaufrufen vermeiden. Im Golang-Code kann diese Option über CGO_PREFIX_CFLAGS und CGO_PREFIX_LDFLAGS angegeben werden.

Zum Beispiel haben wir eine Quelldatei hello.c, die eine Funktion namens hello implementiert. Zu diesem Zeitpunkt können wir CGO_PREFIX_CFLAGS und CGO_PREFIX_LDFLAGS im Golang-Code verwenden, um den Compiler anzuweisen, die statische Inline-Optimierungsoption zu verwenden.

package main
/*
#cgo CFLAGS: -std=c99 -O2  -D _GNU_SOURCE
#cgo LDFLAGS:
#include <stdio.h>
static inline void  hello() {
    printf("hello from cgo inline function. 
");
}
*/
import "C"

func main(){
    C.hello()
}

Diese Methode kann die Kosten für Funktionsaufrufe senken und die Ausführungseffizienz des Programms verbessern.

Nachteile: Obwohl diese Methode über eine einfache Schnittstelle verfügt und einfach zu verwenden ist, eignet sie sich nur für den Einsatz, wenn die Funktion einfach und die Codemenge gering ist. Diese Methode eignet sich nicht für Szenarien mit großen Bibliotheken oder komplexen zugrunde liegenden APIs.

Zusammenfassung:

Der CGO-Mechanismus hat zum plattformübergreifenden Charakter der Go-Sprache beigetragen, aber aufgrund des Mehraufwands bei der Verwendung von Cgo kann die Programmleistung oft nicht gut verbessert werden. Daher ist die Verbesserung der Leistung von CGO zu einem heißen Thema in der Go-Sprachgemeinschaft geworden. In diesem Artikel werden die gängigen CGO-Verbesserungsmethoden vorgestellt, um den Lesern zu helfen, CGO zu verstehen und besser zu nutzen. Unterschiedliche Szenarien eignen sich für unterschiedliche Verbesserungsmethoden, und Entwickler sollten die Lösung auswählen, die ihren Anforderungen im tatsächlichen Szenario am besten entspricht.

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