Go 调用 C 动态库函数指南

Go 语言通过 cgo 工具提供了调用 C 动态库的能力。下面将详细介绍如何实现这一功能。

基本步骤

1. 准备 C 动态库

首先需要有一个可用的 C 动态库（.so 或 .dll 文件）。例如，创建一个简单的 C 库：

// mylib.c
#include <stdio.h>

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

void print_message(const char* msg) {
    printf("Message from C: %s\n", msg);
}

编译为动态库：

Linux/macOS:

gcc -shared -o libmylib.so -fPIC mylib.c

Windows:

gcc -shared -o mylib.dll -fPIC mylib.c

2. Go 代码调用

创建 Go 文件调用这个动态库：

package main

/*
#cgo LDFLAGS: -L. -lmylib
#include "mylib.h"  // 如果有头文件
// 或者直接声明函数原型
int add(int a, int b);
void print_message(const char* msg);
*/
import "C"
import (
    "fmt"
    "unsafe"
)

func main() {
    // 调用整数加法函数
    sum := C.add(C.int(3), C.int(5))
    fmt.Printf("3 + 5 = %d\n", int(sum))

    // 调用打印函数
    msg := C.CString("Hello from Go!")
    defer C.free(unsafe.Pointer(msg)) // 必须释放内存
    C.print_message(msg)
}

关键点说明

1. cgo 指令

#cgo 指令用于指定链接选项：

LDFLAGS: 指定链接器标志
CFLAGS: 指定编译器标志

例如：

/*
#cgo LDFLAGS: -L/path/to/library -lname
#cgo CFLAGS: -I/path/to/include
#include "header.h"
*/

2. 数据类型转换

Go 和 C 类型需要显式转换：

Go 类型	C 类型	转换方式
int	int	C.int()
string	char*	C.CString()
[]byte	char*	(*C.char)(unsafe.Pointer(&bytes[0]))
指针	void*	unsafe.Pointer()

3. 内存管理

使用 C.CString 创建的 C 字符串需要手动释放
Go 的垃圾回收器不管理 C 分配的内存

cstr := C.CString("temp")
defer C.free(unsafe.Pointer(cstr)) // 使用后释放

4. 结构体传递

可以传递结构体，但需要注意内存布局：

/*
typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point;

void process_point(Point p);
*/
import "C"

func main() {
    p := C.Point{x: C.int(10), y: C.int(20)}
    C.process_point(p)
}

常见问题解决

1. 找不到动态库

确保动态库在指定路径或系统库路径中：

Linux: LD_LIBRARY_PATH 环境变量
macOS: DYLD_LIBRARY_PATH
Windows: 将 .dll 放在可执行文件同目录或系统路径

2. 符号未定义错误

检查：

动态库是否包含所需函数
函数签名是否匹配
是否使用了正确的库名称（去掉前缀和后缀）

3. 跨平台问题

不同平台需要不同的动态库扩展名和链接方式：

Linux: .so
macOS: .dylib
Windows: .dll

可以使用构建约束处理跨平台差异：

// +build linux

/*
#cgo LDFLAGS: -L. -lmylib
#include "mylib.h"
*/
import "C"

高级用法

1. 回调函数

Go 可以向 C 传递回调函数：

/*
typedef void (*Callback)(int);

void register_callback(Callback cb);
*/
import "C"

//export goCallback
func goCallback(code C.int) {
    fmt.Printf("Callback received: %d\n", int(code))
}

func main() {
    // 获取 Go 函数指针
    cb := C.Callback(C.goCallback)
    C.register_callback(cb)

    // 保持程序运行
    select {}
}

注意：需要使用 //export 导出函数，并可能需要额外的链接器标志。