Golang使用CGO与Plugin技术运行加载C动态库

2022-11-13 12:11:39 运行加载动态

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。

到此这篇关于Golang使用CGO与Plugin技术运行加载C动态库的文章就介绍到这了,更多相关Go加载C动态库内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

相关文章