Golang使用CGO与Plugin技术运行加载C动态库
作者： 字节跳动技术团队
文章简介
本文介绍一种 Golang 程序在运行时加载 C 动态库的技术，跳过了 Golang 项目编译阶段需要链接 C 动态库的过程，提高了 Golang 项目开发部署的灵活性。
技术背景
Golang 程序调用 OpenCC 动态库的函数，执行文本繁体转简体操作。 需要在编译时不链接动态库，只在程序运行时加载 OpenCC 动态库。
OpenCC 库是使用 C++ 编写的繁简体转换程序，提供 C 语言 API 接口。 开源项目地址
CGO 技术是让 Golang 语言使用 C 语言代码的一种方式，可以在 Golang 程序编译的时候链接 C 动态库。C 语言经过数十年的发展，有丰富的开源项目。在 Golang 生态还不是很完善的情况下，我们经常需要使用一些成熟的C开源项目。
Plugin 是 Golang 1.8 版本引入了一个新的插件系统，允许程序员使用动态链接库构建松散耦合的模块化程序，在程序运行时动态加载和绑定。
本文循序渐进地讲解 2 种解决方案：
- 解决方案 1：使用 CGO 技术，编译时绑定 OpenCC 的接口。
- 解决方案 2：引入 Plugin 技术，程序运行时加载动态库。
解决方案1
方案 1 是最初的解决方案，使用 CGO 技术，在编译的时候绑定 OpenCC 的接口。
Golang -> CGO -> libopencc.so
编写CGO接口定义文件：
// opencc.h #include <stdlib.h> void* Opencc_New(const char *configFile); void* Opencc_Delete(void *id); const char *Opencc_Convert(void *id, const char *input); void Opencc_Free_String(char *p);
// opencc.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "opencc/src/opencc.h"
const char *Convert(const char *input, const char *config) {
if(strlen(config) > 16) {
return 0;
}
char configFile[256] = "/usr/share/opencc/";
strcat(configFile, config);
strcat(configFile, ".json");
opencc_t p = opencc_open(configFile);
char *out = opencc_convert_utf8(p, input, strlen(input));
out[strlen(input)] = '\0';
opencc_close(p);
return out;
}
void Convert_free_string(char *p) {
opencc_convert_utf8_free(p);
}
void* Opencc_New(const char *configFile) {
return opencc_open(configFile);
}
void Opencc_Delete(void *id) {
opencc_close(id);
}
const char *Opencc_Convert(void *id, const char *input) {
char *output = opencc_convert_utf8(id, input, strlen(input));
output[strlen(input)] = '\0';
return output;
}
void Opencc_Free_String(char *p) {
opencc_convert_utf8_free(p);
}// opencc.go
package opencc
import "unsafe"
// #cgo LDFLAGS: -L${SRCDIR}/output/lib -lopencc
// #include "opencc.h"
import "C"
func NewConverter(config string) unsafe.Pointer {
return C.Opencc_New(C.CString(config))
}
func Convert(p unsafe.Pointer, input string) string {
inputChars := C.CString(input)
outputChars := C.Opencc_Convert(p, inputChars)
defer C.Opencc_Free_String(inputChars)
defer C.Opencc_Free_String(outputChars)
result := C.GoString(outputChars)
return result
}
func Close(p unsafe.Pointer) {
C.Opencc_Delete(p)
}
func ConvertOneTime(input string, config string) string {
p := NewConverter(config)
defer Close(p)
return Convert(p, input)
}
func ConvertAsync(input string, config string, callback func(output string)) {
go func() {
callback(ConvertOneTime(input, config))
}()
}// test.go 调用OpenCC动态库的函数。
package main
import "fmt"
import "your/repository/go-opencc"
const (
input = "中国鼠标软件打印机"
config_s2t = "/usr/share/opencc/s2t.json"
config_t2s = "/usr/share/opencc/t2s.json"
)
func main() {
fmt.Println("Test Converter class:")
c := opencc.NewConverter(config_s2t)
defer c.Close()
output := c.Convert(input)
fmt.Println(output)
fmt.Println("Test Convert function:")
s := opencc.Convert(input, config_s2t)
fmt.Println(s)
fmt.Println(opencc.Convert(s, config_t2s))
fmt.Println("Test ConvertAsync function:")
retChan := make(chan string)
opencc.ConvertAsync(input, config_s2t, func(output string) {
retChan <- output
})
fmt.Println(<- retChan)
}方案 1，可以正确链接 libopencc.so 文件，并成功执行 Convert 函数进行繁简体转换。 但是有个问题，该方案在 Mac 系统上不容易进行编译，需要在 Mac 系统里安装 OpenCC 项目。假如调用 OpenCC 的项目有 10 人共同开发，就需要在 10 人的 Mac 电脑上进行编译，开发协作困难，不方便部署。
解决方案2
引入 Plugin 技术，程序运行时加载动态库。
Golang -> Plugin -> libgo_opencc.so -> CGO -> libopencc.so
编写 Plugin 动态链接库。
// opencc_lib.go
package main
import (
"unsafe"
opencc "your/repository/go-opencc"
)
type openccConverter string
// NewConverter 创建Converter
func (s openccConverter) NewConverter(config string) unsafe.Pointer {
return opencc.NewConverter(config)
}
// Convert 转换函数
func (s openccConverter) Convert(p unsafe.Pointer, input string) string {
return opencc.Convert(p, input)
}
// Close 释放Converter占用的内存资源(不再使用Converter了)
func (s openccConverter) Close(p unsafe.Pointer) {
opencc.Close(p)
}
// ConvertOneTime 转换函数(转换一次，该函数每次调用都会加载配置文件，有性能影响)
func (s openccConverter) ConvertOneTime(input string, config string) string {
return opencc.ConvertOneTime(input, config)
}
// OpenccConverter export symble
var OpenccConverter openccConverter编译动态库 build.sh 创建 output 目录，编译生成 ./output/lib/libgo_opencc.so 动态库。
#!/bin/bash mkdir -p output cd opencc ./build.sh cd .. cp -rf opencc/output/* ./output go build -buildmode=plugin -o ./output/lib/libgo_opencc.so ./lib/opencc_lib.go
使用 Plugin 加载 libgo_opencc.so，调用 OpenCC 的函数。
package main
import (
"os"
"plugin"
"testing"
"unsafe"
"fmt"
)
// 实现 opencc_lib.go 的接口
type OpenccConverter interface {
NewConverter(config string) unsafe.Pointer
Convert(p unsafe.Pointer, input string) string
Close(p unsafe.Pointer)
ConvertOneTime(input string, config string) string
}
func TestOpenccSo(t *testing.T) {
openccPlugin, pluginErr := plugin.Open("/your/path/to/go-opencc/output/lib/libgo_opencc.so")
if pluginErr != nil {
panic(pluginErr)
}
symbol, cerr := openccPlugin.Lookup("OpenccConverter")
if cerr != nil {
fmt.Errorf("%+v", cerr)
os.Exit(1)
}
plug, ok := symbol.(OpenccConverter)
if !ok {
fmt.Errorf("unexpected type from module symbol")
os.Exit(1)
}
config := "/usr/share/opencc/hk2s.json"
pointer := plug.NewConverter(config)
defer plug.Close(pointer)
input := "傳統漢字"
output := plug.Convert(pointer, input)
fmt.Printf("output: %s", output)
}
// 运行测试 TestOpenccSo，输出 “传统汉字”。方案 2，实现了在程序运行时通过 Plugin 技术加载 libgo_opencc.so 动态库，再由 libgo_opencc.so 链接到 libopencc.so，即可在 Mac、Linux 系统上编译 Golang 程序，无需每台开发机都部署 OpenCC 项目。最终发布到生产环境时，由编译打包平台将 libgo_opencc.so 和 libopencc.so 一起打包发布。
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