]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/blob - src/cmd/cgo/doc.go
misc/cgo: move easy tests to cmd/cgo/internal
[gostls13.git] / src / cmd / cgo / doc.go
1 // Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style
3 // license that can be found in the LICENSE file.
4
5 /*
6 Cgo enables the creation of Go packages that call C code.
7
8 # Using cgo with the go command
9
10 To use cgo write normal Go code that imports a pseudo-package "C".
11 The Go code can then refer to types such as C.size_t, variables such
12 as C.stdout, or functions such as C.putchar.
13
14 If the import of "C" is immediately preceded by a comment, that
15 comment, called the preamble, is used as a header when compiling
16 the C parts of the package. For example:
17
18         // #include <stdio.h>
19         // #include <errno.h>
20         import "C"
21
22 The preamble may contain any C code, including function and variable
23 declarations and definitions. These may then be referred to from Go
24 code as though they were defined in the package "C". All names
25 declared in the preamble may be used, even if they start with a
26 lower-case letter. Exception: static variables in the preamble may
27 not be referenced from Go code; static functions are permitted.
28
29 See $GOROOT/cmd/cgo/internal/teststdio and $GOROOT/misc/cgo/gmp for examples. See
30 "C? Go? Cgo!" for an introduction to using cgo:
31 https://golang.org/doc/articles/c_go_cgo.html.
32
33 CFLAGS, CPPFLAGS, CXXFLAGS, FFLAGS and LDFLAGS may be defined with pseudo
34 #cgo directives within these comments to tweak the behavior of the C, C++
35 or Fortran compiler. Values defined in multiple directives are concatenated
36 together. The directive can include a list of build constraints limiting its
37 effect to systems satisfying one of the constraints
38 (see https://golang.org/pkg/go/build/#hdr-Build_Constraints for details about the constraint syntax).
39 For example:
40
41         // #cgo CFLAGS: -DPNG_DEBUG=1
42         // #cgo amd64 386 CFLAGS: -DX86=1
43         // #cgo LDFLAGS: -lpng
44         // #include <png.h>
45         import "C"
46
47 Alternatively, CPPFLAGS and LDFLAGS may be obtained via the pkg-config tool
48 using a '#cgo pkg-config:' directive followed by the package names.
49 For example:
50
51         // #cgo pkg-config: png cairo
52         // #include <png.h>
53         import "C"
54
55 The default pkg-config tool may be changed by setting the PKG_CONFIG environment variable.
56
57 For security reasons, only a limited set of flags are allowed, notably -D, -U, -I, and -l.
58 To allow additional flags, set CGO_CFLAGS_ALLOW to a regular expression
59 matching the new flags. To disallow flags that would otherwise be allowed,
60 set CGO_CFLAGS_DISALLOW to a regular expression matching arguments
61 that must be disallowed. In both cases the regular expression must match
62 a full argument: to allow -mfoo=bar, use CGO_CFLAGS_ALLOW='-mfoo.*',
63 not just CGO_CFLAGS_ALLOW='-mfoo'. Similarly named variables control
64 the allowed CPPFLAGS, CXXFLAGS, FFLAGS, and LDFLAGS.
65
66 Also for security reasons, only a limited set of characters are
67 permitted, notably alphanumeric characters and a few symbols, such as
68 '.', that will not be interpreted in unexpected ways. Attempts to use
69 forbidden characters will get a "malformed #cgo argument" error.
70
71 When building, the CGO_CFLAGS, CGO_CPPFLAGS, CGO_CXXFLAGS, CGO_FFLAGS and
72 CGO_LDFLAGS environment variables are added to the flags derived from
73 these directives. Package-specific flags should be set using the
74 directives, not the environment variables, so that builds work in
75 unmodified environments. Flags obtained from environment variables
76 are not subject to the security limitations described above.
77
78 All the cgo CPPFLAGS and CFLAGS directives in a package are concatenated and
79 used to compile C files in that package. All the CPPFLAGS and CXXFLAGS
80 directives in a package are concatenated and used to compile C++ files in that
81 package. All the CPPFLAGS and FFLAGS directives in a package are concatenated
82 and used to compile Fortran files in that package. All the LDFLAGS directives
83 in any package in the program are concatenated and used at link time. All the
84 pkg-config directives are concatenated and sent to pkg-config simultaneously
85 to add to each appropriate set of command-line flags.
86
87 When the cgo directives are parsed, any occurrence of the string ${SRCDIR}
88 will be replaced by the absolute path to the directory containing the source
89 file. This allows pre-compiled static libraries to be included in the package
90 directory and linked properly.
91 For example if package foo is in the directory /go/src/foo:
92
93         // #cgo LDFLAGS: -L${SRCDIR}/libs -lfoo
94
95 Will be expanded to:
96
97         // #cgo LDFLAGS: -L/go/src/foo/libs -lfoo
98
99 When the Go tool sees that one or more Go files use the special import
100 "C", it will look for other non-Go files in the directory and compile
101 them as part of the Go package. Any .c, .s, .S or .sx files will be
102 compiled with the C compiler. Any .cc, .cpp, or .cxx files will be
103 compiled with the C++ compiler. Any .f, .F, .for or .f90 files will be
104 compiled with the fortran compiler. Any .h, .hh, .hpp, or .hxx files will
105 not be compiled separately, but, if these header files are changed,
106 the package (including its non-Go source files) will be recompiled.
107 Note that changes to files in other directories do not cause the package
108 to be recompiled, so all non-Go source code for the package should be
109 stored in the package directory, not in subdirectories.
110 The default C and C++ compilers may be changed by the CC and CXX
111 environment variables, respectively; those environment variables
112 may include command line options.
113
114 The cgo tool will always invoke the C compiler with the source file's
115 directory in the include path; i.e. -I${SRCDIR} is always implied. This
116 means that if a header file foo/bar.h exists both in the source
117 directory and also in the system include directory (or some other place
118 specified by a -I flag), then "#include <foo/bar.h>" will always find the
119 local version in preference to any other version.
120
121 The cgo tool is enabled by default for native builds on systems where
122 it is expected to work. It is disabled by default when cross-compiling
123 as well as when the CC environment variable is unset and the default
124 C compiler (typically gcc or clang) cannot be found on the system PATH.
125 You can override the default by setting the CGO_ENABLED
126 environment variable when running the go tool: set it to 1 to enable
127 the use of cgo, and to 0 to disable it. The go tool will set the
128 build constraint "cgo" if cgo is enabled. The special import "C"
129 implies the "cgo" build constraint, as though the file also said
130 "//go:build cgo".  Therefore, if cgo is disabled, files that import
131 "C" will not be built by the go tool. (For more about build constraints
132 see https://golang.org/pkg/go/build/#hdr-Build_Constraints).
133
134 When cross-compiling, you must specify a C cross-compiler for cgo to
135 use. You can do this by setting the generic CC_FOR_TARGET or the
136 more specific CC_FOR_${GOOS}_${GOARCH} (for example, CC_FOR_linux_arm)
137 environment variable when building the toolchain using make.bash,
138 or you can set the CC environment variable any time you run the go tool.
139
140 The CXX_FOR_TARGET, CXX_FOR_${GOOS}_${GOARCH}, and CXX
141 environment variables work in a similar way for C++ code.
142
143 # Go references to C
144
145 Within the Go file, C's struct field names that are keywords in Go
146 can be accessed by prefixing them with an underscore: if x points at a C
147 struct with a field named "type", x._type accesses the field.
148 C struct fields that cannot be expressed in Go, such as bit fields
149 or misaligned data, are omitted in the Go struct, replaced by
150 appropriate padding to reach the next field or the end of the struct.
151
152 The standard C numeric types are available under the names
153 C.char, C.schar (signed char), C.uchar (unsigned char),
154 C.short, C.ushort (unsigned short), C.int, C.uint (unsigned int),
155 C.long, C.ulong (unsigned long), C.longlong (long long),
156 C.ulonglong (unsigned long long), C.float, C.double,
157 C.complexfloat (complex float), and C.complexdouble (complex double).
158 The C type void* is represented by Go's unsafe.Pointer.
159 The C types __int128_t and __uint128_t are represented by [16]byte.
160
161 A few special C types which would normally be represented by a pointer
162 type in Go are instead represented by a uintptr.  See the Special
163 cases section below.
164
165 To access a struct, union, or enum type directly, prefix it with
166 struct_, union_, or enum_, as in C.struct_stat.
167
168 The size of any C type T is available as C.sizeof_T, as in
169 C.sizeof_struct_stat.
170
171 A C function may be declared in the Go file with a parameter type of
172 the special name _GoString_. This function may be called with an
173 ordinary Go string value. The string length, and a pointer to the
174 string contents, may be accessed by calling the C functions
175
176         size_t _GoStringLen(_GoString_ s);
177         const char *_GoStringPtr(_GoString_ s);
178
179 These functions are only available in the preamble, not in other C
180 files. The C code must not modify the contents of the pointer returned
181 by _GoStringPtr. Note that the string contents may not have a trailing
182 NUL byte.
183
184 As Go doesn't have support for C's union type in the general case,
185 C's union types are represented as a Go byte array with the same length.
186
187 Go structs cannot embed fields with C types.
188
189 Go code cannot refer to zero-sized fields that occur at the end of
190 non-empty C structs. To get the address of such a field (which is the
191 only operation you can do with a zero-sized field) you must take the
192 address of the struct and add the size of the struct.
193
194 Cgo translates C types into equivalent unexported Go types.
195 Because the translations are unexported, a Go package should not
196 expose C types in its exported API: a C type used in one Go package
197 is different from the same C type used in another.
198
199 Any C function (even void functions) may be called in a multiple
200 assignment context to retrieve both the return value (if any) and the
201 C errno variable as an error (use _ to skip the result value if the
202 function returns void). For example:
203
204         n, err = C.sqrt(-1)
205         _, err := C.voidFunc()
206         var n, err = C.sqrt(1)
207
208 Calling C function pointers is currently not supported, however you can
209 declare Go variables which hold C function pointers and pass them
210 back and forth between Go and C. C code may call function pointers
211 received from Go. For example:
212
213         package main
214
215         // typedef int (*intFunc) ();
216         //
217         // int
218         // bridge_int_func(intFunc f)
219         // {
220         //              return f();
221         // }
222         //
223         // int fortytwo()
224         // {
225         //          return 42;
226         // }
227         import "C"
228         import "fmt"
229
230         func main() {
231                 f := C.intFunc(C.fortytwo)
232                 fmt.Println(int(C.bridge_int_func(f)))
233                 // Output: 42
234         }
235
236 In C, a function argument written as a fixed size array
237 actually requires a pointer to the first element of the array.
238 C compilers are aware of this calling convention and adjust
239 the call accordingly, but Go cannot. In Go, you must pass
240 the pointer to the first element explicitly: C.f(&C.x[0]).
241
242 Calling variadic C functions is not supported. It is possible to
243 circumvent this by using a C function wrapper. For example:
244
245         package main
246
247         // #include <stdio.h>
248         // #include <stdlib.h>
249         //
250         // static void myprint(char* s) {
251         //   printf("%s\n", s);
252         // }
253         import "C"
254         import "unsafe"
255
256         func main() {
257                 cs := C.CString("Hello from stdio")
258                 C.myprint(cs)
259                 C.free(unsafe.Pointer(cs))
260         }
261
262 A few special functions convert between Go and C types
263 by making copies of the data. In pseudo-Go definitions:
264
265         // Go string to C string
266         // The C string is allocated in the C heap using malloc.
267         // It is the caller's responsibility to arrange for it to be
268         // freed, such as by calling C.free (be sure to include stdlib.h
269         // if C.free is needed).
270         func C.CString(string) *C.char
271
272         // Go []byte slice to C array
273         // The C array is allocated in the C heap using malloc.
274         // It is the caller's responsibility to arrange for it to be
275         // freed, such as by calling C.free (be sure to include stdlib.h
276         // if C.free is needed).
277         func C.CBytes([]byte) unsafe.Pointer
278
279         // C string to Go string
280         func C.GoString(*C.char) string
281
282         // C data with explicit length to Go string
283         func C.GoStringN(*C.char, C.int) string
284
285         // C data with explicit length to Go []byte
286         func C.GoBytes(unsafe.Pointer, C.int) []byte
287
288 As a special case, C.malloc does not call the C library malloc directly
289 but instead calls a Go helper function that wraps the C library malloc
290 but guarantees never to return nil. If C's malloc indicates out of memory,
291 the helper function crashes the program, like when Go itself runs out
292 of memory. Because C.malloc cannot fail, it has no two-result form
293 that returns errno.
294
295 # C references to Go
296
297 Go functions can be exported for use by C code in the following way:
298
299         //export MyFunction
300         func MyFunction(arg1, arg2 int, arg3 string) int64 {...}
301
302         //export MyFunction2
303         func MyFunction2(arg1, arg2 int, arg3 string) (int64, *C.char) {...}
304
305 They will be available in the C code as:
306
307         extern GoInt64 MyFunction(int arg1, int arg2, GoString arg3);
308         extern struct MyFunction2_return MyFunction2(int arg1, int arg2, GoString arg3);
309
310 found in the _cgo_export.h generated header, after any preambles
311 copied from the cgo input files. Functions with multiple
312 return values are mapped to functions returning a struct.
313
314 Not all Go types can be mapped to C types in a useful way.
315 Go struct types are not supported; use a C struct type.
316 Go array types are not supported; use a C pointer.
317
318 Go functions that take arguments of type string may be called with the
319 C type _GoString_, described above. The _GoString_ type will be
320 automatically defined in the preamble. Note that there is no way for C
321 code to create a value of this type; this is only useful for passing
322 string values from Go to C and back to Go.
323
324 Using //export in a file places a restriction on the preamble:
325 since it is copied into two different C output files, it must not
326 contain any definitions, only declarations. If a file contains both
327 definitions and declarations, then the two output files will produce
328 duplicate symbols and the linker will fail. To avoid this, definitions
329 must be placed in preambles in other files, or in C source files.
330
331 # Passing pointers
332
333 Go is a garbage collected language, and the garbage collector needs to
334 know the location of every pointer to Go memory. Because of this,
335 there are restrictions on passing pointers between Go and C.
336
337 In this section the term Go pointer means a pointer to memory
338 allocated by Go (such as by using the & operator or calling the
339 predefined new function) and the term C pointer means a pointer to
340 memory allocated by C (such as by a call to C.malloc). Whether a
341 pointer is a Go pointer or a C pointer is a dynamic property
342 determined by how the memory was allocated; it has nothing to do with
343 the type of the pointer.
344
345 Note that values of some Go types, other than the type's zero value,
346 always include Go pointers. This is true of string, slice, interface,
347 channel, map, and function types. A pointer type may hold a Go pointer
348 or a C pointer. Array and struct types may or may not include Go
349 pointers, depending on the element types. All the discussion below
350 about Go pointers applies not just to pointer types, but also to other
351 types that include Go pointers.
352
353 Go code may pass a Go pointer to C provided the Go memory to which it
354 points does not contain any Go pointers. The C code must preserve
355 this property: it must not store any Go pointers in Go memory, even
356 temporarily. When passing a pointer to a field in a struct, the Go
357 memory in question is the memory occupied by the field, not the entire
358 struct. When passing a pointer to an element in an array or slice,
359 the Go memory in question is the entire array or the entire backing
360 array of the slice.
361
362 C code may not keep a copy of a Go pointer after the call returns.
363 This includes the _GoString_ type, which, as noted above, includes a
364 Go pointer; _GoString_ values may not be retained by C code.
365
366 A Go function called by C code may not return a Go pointer (which
367 implies that it may not return a string, slice, channel, and so
368 forth). A Go function called by C code may take C pointers as
369 arguments, and it may store non-pointer or C pointer data through
370 those pointers, but it may not store a Go pointer in memory pointed to
371 by a C pointer. A Go function called by C code may take a Go pointer
372 as an argument, but it must preserve the property that the Go memory
373 to which it points does not contain any Go pointers.
374
375 Go code may not store a Go pointer in C memory. C code may store Go
376 pointers in C memory, subject to the rule above: it must stop storing
377 the Go pointer when the C function returns.
378
379 These rules are checked dynamically at runtime. The checking is
380 controlled by the cgocheck setting of the GODEBUG environment
381 variable. The default setting is GODEBUG=cgocheck=1, which implements
382 reasonably cheap dynamic checks. These checks may be disabled
383 entirely using GODEBUG=cgocheck=0. Complete checking of pointer
384 handling, at some cost in run time, is available via GODEBUG=cgocheck=2.
385
386 It is possible to defeat this enforcement by using the unsafe package,
387 and of course there is nothing stopping the C code from doing anything
388 it likes. However, programs that break these rules are likely to fail
389 in unexpected and unpredictable ways.
390
391 The runtime/cgo.Handle type can be used to safely pass Go values
392 between Go and C. See the runtime/cgo package documentation for details.
393
394 Note: the current implementation has a bug. While Go code is permitted
395 to write nil or a C pointer (but not a Go pointer) to C memory, the
396 current implementation may sometimes cause a runtime error if the
397 contents of the C memory appear to be a Go pointer. Therefore, avoid
398 passing uninitialized C memory to Go code if the Go code is going to
399 store pointer values in it. Zero out the memory in C before passing it
400 to Go.
401
402 # Special cases
403
404 A few special C types which would normally be represented by a pointer
405 type in Go are instead represented by a uintptr. Those include:
406
407 1. The *Ref types on Darwin, rooted at CoreFoundation's CFTypeRef type.
408
409 2. The object types from Java's JNI interface:
410
411         jobject
412         jclass
413         jthrowable
414         jstring
415         jarray
416         jbooleanArray
417         jbyteArray
418         jcharArray
419         jshortArray
420         jintArray
421         jlongArray
422         jfloatArray
423         jdoubleArray
424         jobjectArray
425         jweak
426
427 3. The EGLDisplay and EGLConfig types from the EGL API.
428
429 These types are uintptr on the Go side because they would otherwise
430 confuse the Go garbage collector; they are sometimes not really
431 pointers but data structures encoded in a pointer type. All operations
432 on these types must happen in C. The proper constant to initialize an
433 empty such reference is 0, not nil.
434
435 These special cases were introduced in Go 1.10. For auto-updating code
436 from Go 1.9 and earlier, use the cftype or jni rewrites in the Go fix tool:
437
438         go tool fix -r cftype <pkg>
439         go tool fix -r jni <pkg>
440
441 It will replace nil with 0 in the appropriate places.
442
443 The EGLDisplay case was introduced in Go 1.12. Use the egl rewrite
444 to auto-update code from Go 1.11 and earlier:
445
446         go tool fix -r egl <pkg>
447
448 The EGLConfig case was introduced in Go 1.15. Use the eglconf rewrite
449 to auto-update code from Go 1.14 and earlier:
450
451         go tool fix -r eglconf <pkg>
452
453 # Using cgo directly
454
455 Usage:
456
457         go tool cgo [cgo options] [-- compiler options] gofiles...
458
459 Cgo transforms the specified input Go source files into several output
460 Go and C source files.
461
462 The compiler options are passed through uninterpreted when
463 invoking the C compiler to compile the C parts of the package.
464
465 The following options are available when running cgo directly:
466
467         -V
468                 Print cgo version and exit.
469         -debug-define
470                 Debugging option. Print #defines.
471         -debug-gcc
472                 Debugging option. Trace C compiler execution and output.
473         -dynimport file
474                 Write list of symbols imported by file. Write to
475                 -dynout argument or to standard output. Used by go
476                 build when building a cgo package.
477         -dynlinker
478                 Write dynamic linker as part of -dynimport output.
479         -dynout file
480                 Write -dynimport output to file.
481         -dynpackage package
482                 Set Go package for -dynimport output.
483         -exportheader file
484                 If there are any exported functions, write the
485                 generated export declarations to file.
486                 C code can #include this to see the declarations.
487         -importpath string
488                 The import path for the Go package. Optional; used for
489                 nicer comments in the generated files.
490         -import_runtime_cgo
491                 If set (which it is by default) import runtime/cgo in
492                 generated output.
493         -import_syscall
494                 If set (which it is by default) import syscall in
495                 generated output.
496         -gccgo
497                 Generate output for the gccgo compiler rather than the
498                 gc compiler.
499         -gccgoprefix prefix
500                 The -fgo-prefix option to be used with gccgo.
501         -gccgopkgpath path
502                 The -fgo-pkgpath option to be used with gccgo.
503         -gccgo_define_cgoincomplete
504                 Define cgo.Incomplete locally rather than importing it from
505                 the "runtime/cgo" package. Used for old gccgo versions.
506         -godefs
507                 Write out input file in Go syntax replacing C package
508                 names with real values. Used to generate files in the
509                 syscall package when bootstrapping a new target.
510         -objdir directory
511                 Put all generated files in directory.
512         -srcdir directory
513 */
514 package main
515
516 /*
517 Implementation details.
518
519 Cgo provides a way for Go programs to call C code linked into the same
520 address space. This comment explains the operation of cgo.
521
522 Cgo reads a set of Go source files and looks for statements saying
523 import "C". If the import has a doc comment, that comment is
524 taken as literal C code to be used as a preamble to any C code
525 generated by cgo. A typical preamble #includes necessary definitions:
526
527         // #include <stdio.h>
528         import "C"
529
530 For more details about the usage of cgo, see the documentation
531 comment at the top of this file.
532
533 Understanding C
534
535 Cgo scans the Go source files that import "C" for uses of that
536 package, such as C.puts. It collects all such identifiers. The next
537 step is to determine each kind of name. In C.xxx the xxx might refer
538 to a type, a function, a constant, or a global variable. Cgo must
539 decide which.
540
541 The obvious thing for cgo to do is to process the preamble, expanding
542 #includes and processing the corresponding C code. That would require
543 a full C parser and type checker that was also aware of any extensions
544 known to the system compiler (for example, all the GNU C extensions) as
545 well as the system-specific header locations and system-specific
546 pre-#defined macros. This is certainly possible to do, but it is an
547 enormous amount of work.
548
549 Cgo takes a different approach. It determines the meaning of C
550 identifiers not by parsing C code but by feeding carefully constructed
551 programs into the system C compiler and interpreting the generated
552 error messages, debug information, and object files. In practice,
553 parsing these is significantly less work and more robust than parsing
554 C source.
555
556 Cgo first invokes gcc -E -dM on the preamble, in order to find out
557 about simple #defines for constants and the like. These are recorded
558 for later use.
559
560 Next, cgo needs to identify the kinds for each identifier. For the
561 identifiers C.foo, cgo generates this C program:
562
563         <preamble>
564         #line 1 "not-declared"
565         void __cgo_f_1_1(void) { __typeof__(foo) *__cgo_undefined__1; }
566         #line 1 "not-type"
567         void __cgo_f_1_2(void) { foo *__cgo_undefined__2; }
568         #line 1 "not-int-const"
569         void __cgo_f_1_3(void) { enum { __cgo_undefined__3 = (foo)*1 }; }
570         #line 1 "not-num-const"
571         void __cgo_f_1_4(void) { static const double __cgo_undefined__4 = (foo); }
572         #line 1 "not-str-lit"
573         void __cgo_f_1_5(void) { static const char __cgo_undefined__5[] = (foo); }
574
575 This program will not compile, but cgo can use the presence or absence
576 of an error message on a given line to deduce the information it
577 needs. The program is syntactically valid regardless of whether each
578 name is a type or an ordinary identifier, so there will be no syntax
579 errors that might stop parsing early.
580
581 An error on not-declared:1 indicates that foo is undeclared.
582 An error on not-type:1 indicates that foo is not a type (if declared at all, it is an identifier).
583 An error on not-int-const:1 indicates that foo is not an integer constant.
584 An error on not-num-const:1 indicates that foo is not a number constant.
585 An error on not-str-lit:1 indicates that foo is not a string literal.
586 An error on not-signed-int-const:1 indicates that foo is not a signed integer constant.
587
588 The line number specifies the name involved. In the example, 1 is foo.
589
590 Next, cgo must learn the details of each type, variable, function, or
591 constant. It can do this by reading object files. If cgo has decided
592 that t1 is a type, v2 and v3 are variables or functions, and i4, i5
593 are integer constants, u6 is an unsigned integer constant, and f7 and f8
594 are float constants, and s9 and s10 are string constants, it generates:
595
596         <preamble>
597         __typeof__(t1) *__cgo__1;
598         __typeof__(v2) *__cgo__2;
599         __typeof__(v3) *__cgo__3;
600         __typeof__(i4) *__cgo__4;
601         enum { __cgo_enum__4 = i4 };
602         __typeof__(i5) *__cgo__5;
603         enum { __cgo_enum__5 = i5 };
604         __typeof__(u6) *__cgo__6;
605         enum { __cgo_enum__6 = u6 };
606         __typeof__(f7) *__cgo__7;
607         __typeof__(f8) *__cgo__8;
608         __typeof__(s9) *__cgo__9;
609         __typeof__(s10) *__cgo__10;
610
611         long long __cgodebug_ints[] = {
612                 0, // t1
613                 0, // v2
614                 0, // v3
615                 i4,
616                 i5,
617                 u6,
618                 0, // f7
619                 0, // f8
620                 0, // s9
621                 0, // s10
622                 1
623         };
624
625         double __cgodebug_floats[] = {
626                 0, // t1
627                 0, // v2
628                 0, // v3
629                 0, // i4
630                 0, // i5
631                 0, // u6
632                 f7,
633                 f8,
634                 0, // s9
635                 0, // s10
636                 1
637         };
638
639         const char __cgodebug_str__9[] = s9;
640         const unsigned long long __cgodebug_strlen__9 = sizeof(s9)-1;
641         const char __cgodebug_str__10[] = s10;
642         const unsigned long long __cgodebug_strlen__10 = sizeof(s10)-1;
643
644 and again invokes the system C compiler, to produce an object file
645 containing debug information. Cgo parses the DWARF debug information
646 for __cgo__N to learn the type of each identifier. (The types also
647 distinguish functions from global variables.) Cgo reads the constant
648 values from the __cgodebug_* from the object file's data segment.
649
650 At this point cgo knows the meaning of each C.xxx well enough to start
651 the translation process.
652
653 Translating Go
654
655 Given the input Go files x.go and y.go, cgo generates these source
656 files:
657
658         x.cgo1.go       # for gc (cmd/compile)
659         y.cgo1.go       # for gc
660         _cgo_gotypes.go # for gc
661         _cgo_import.go  # for gc (if -dynout _cgo_import.go)
662         x.cgo2.c        # for gcc
663         y.cgo2.c        # for gcc
664         _cgo_defun.c    # for gcc (if -gccgo)
665         _cgo_export.c   # for gcc
666         _cgo_export.h   # for gcc
667         _cgo_main.c     # for gcc
668         _cgo_flags      # for alternative build tools
669
670 The file x.cgo1.go is a copy of x.go with the import "C" removed and
671 references to C.xxx replaced with names like _Cfunc_xxx or _Ctype_xxx.
672 The definitions of those identifiers, written as Go functions, types,
673 or variables, are provided in _cgo_gotypes.go.
674
675 Here is a _cgo_gotypes.go containing definitions for needed C types:
676
677         type _Ctype_char int8
678         type _Ctype_int int32
679         type _Ctype_void [0]byte
680
681 The _cgo_gotypes.go file also contains the definitions of the
682 functions. They all have similar bodies that invoke runtime·cgocall
683 to make a switch from the Go runtime world to the system C (GCC-based)
684 world.
685
686 For example, here is the definition of _Cfunc_puts:
687
688         //go:cgo_import_static _cgo_be59f0f25121_Cfunc_puts
689         //go:linkname __cgofn__cgo_be59f0f25121_Cfunc_puts _cgo_be59f0f25121_Cfunc_puts
690         var __cgofn__cgo_be59f0f25121_Cfunc_puts byte
691         var _cgo_be59f0f25121_Cfunc_puts = unsafe.Pointer(&__cgofn__cgo_be59f0f25121_Cfunc_puts)
692
693         func _Cfunc_puts(p0 *_Ctype_char) (r1 _Ctype_int) {
694                 _cgo_runtime_cgocall(_cgo_be59f0f25121_Cfunc_puts, uintptr(unsafe.Pointer(&p0)))
695                 return
696         }
697
698 The hexadecimal number is a hash of cgo's input, chosen to be
699 deterministic yet unlikely to collide with other uses. The actual
700 function _cgo_be59f0f25121_Cfunc_puts is implemented in a C source
701 file compiled by gcc, the file x.cgo2.c:
702
703         void
704         _cgo_be59f0f25121_Cfunc_puts(void *v)
705         {
706                 struct {
707                         char* p0;
708                         int r;
709                         char __pad12[4];
710                 } __attribute__((__packed__, __gcc_struct__)) *a = v;
711                 a->r = puts((void*)a->p0);
712         }
713
714 It extracts the arguments from the pointer to _Cfunc_puts's argument
715 frame, invokes the system C function (in this case, puts), stores the
716 result in the frame, and returns.
717
718 Linking
719
720 Once the _cgo_export.c and *.cgo2.c files have been compiled with gcc,
721 they need to be linked into the final binary, along with the libraries
722 they might depend on (in the case of puts, stdio). cmd/link has been
723 extended to understand basic ELF files, but it does not understand ELF
724 in the full complexity that modern C libraries embrace, so it cannot
725 in general generate direct references to the system libraries.
726
727 Instead, the build process generates an object file using dynamic
728 linkage to the desired libraries. The main function is provided by
729 _cgo_main.c:
730
731         int main() { return 0; }
732         void crosscall2(void(*fn)(void*), void *a, int c, uintptr_t ctxt) { }
733         uintptr_t _cgo_wait_runtime_init_done(void) { return 0; }
734         void _cgo_release_context(uintptr_t ctxt) { }
735         char* _cgo_topofstack(void) { return (char*)0; }
736         void _cgo_allocate(void *a, int c) { }
737         void _cgo_panic(void *a, int c) { }
738         void _cgo_reginit(void) { }
739
740 The extra functions here are stubs to satisfy the references in the C
741 code generated for gcc. The build process links this stub, along with
742 _cgo_export.c and *.cgo2.c, into a dynamic executable and then lets
743 cgo examine the executable. Cgo records the list of shared library
744 references and resolved names and writes them into a new file
745 _cgo_import.go, which looks like:
746
747         //go:cgo_dynamic_linker "/lib64/ld-linux-x86-64.so.2"
748         //go:cgo_import_dynamic puts puts#GLIBC_2.2.5 "libc.so.6"
749         //go:cgo_import_dynamic __libc_start_main __libc_start_main#GLIBC_2.2.5 "libc.so.6"
750         //go:cgo_import_dynamic stdout stdout#GLIBC_2.2.5 "libc.so.6"
751         //go:cgo_import_dynamic fflush fflush#GLIBC_2.2.5 "libc.so.6"
752         //go:cgo_import_dynamic _ _ "libpthread.so.0"
753         //go:cgo_import_dynamic _ _ "libc.so.6"
754
755 In the end, the compiled Go package, which will eventually be
756 presented to cmd/link as part of a larger program, contains:
757
758         _go_.o        # gc-compiled object for _cgo_gotypes.go, _cgo_import.go, *.cgo1.go
759         _all.o        # gcc-compiled object for _cgo_export.c, *.cgo2.c
760
761 If there is an error generating the _cgo_import.go file, then, instead
762 of adding _cgo_import.go to the package, the go tool adds an empty
763 file named dynimportfail. The _cgo_import.go file is only needed when
764 using internal linking mode, which is not the default when linking
765 programs that use cgo (as described below). If the linker sees a file
766 named dynimportfail it reports an error if it has been told to use
767 internal linking mode. This approach is taken because generating
768 _cgo_import.go requires doing a full C link of the package, which can
769 fail for reasons that are irrelevant when using external linking mode.
770
771 The final program will be a dynamic executable, so that cmd/link can avoid
772 needing to process arbitrary .o files. It only needs to process the .o
773 files generated from C files that cgo writes, and those are much more
774 limited in the ELF or other features that they use.
775
776 In essence, the _cgo_import.o file includes the extra linking
777 directives that cmd/link is not sophisticated enough to derive from _all.o
778 on its own. Similarly, the _all.o uses dynamic references to real
779 system object code because cmd/link is not sophisticated enough to process
780 the real code.
781
782 The main benefits of this system are that cmd/link remains relatively simple
783 (it does not need to implement a complete ELF and Mach-O linker) and
784 that gcc is not needed after the package is compiled. For example,
785 package net uses cgo for access to name resolution functions provided
786 by libc. Although gcc is needed to compile package net, gcc is not
787 needed to link programs that import package net.
788
789 Runtime
790
791 When using cgo, Go must not assume that it owns all details of the
792 process. In particular it needs to coordinate with C in the use of
793 threads and thread-local storage. The runtime package declares a few
794 variables:
795
796         var (
797                 iscgo             bool
798                 _cgo_init         unsafe.Pointer
799                 _cgo_thread_start unsafe.Pointer
800         )
801
802 Any package using cgo imports "runtime/cgo", which provides
803 initializations for these variables. It sets iscgo to true, _cgo_init
804 to a gcc-compiled function that can be called early during program
805 startup, and _cgo_thread_start to a gcc-compiled function that can be
806 used to create a new thread, in place of the runtime's usual direct
807 system calls.
808
809 Internal and External Linking
810
811 The text above describes "internal" linking, in which cmd/link parses and
812 links host object files (ELF, Mach-O, PE, and so on) into the final
813 executable itself. Keeping cmd/link simple means we cannot possibly
814 implement the full semantics of the host linker, so the kinds of
815 objects that can be linked directly into the binary is limited (other
816 code can only be used as a dynamic library). On the other hand, when
817 using internal linking, cmd/link can generate Go binaries by itself.
818
819 In order to allow linking arbitrary object files without requiring
820 dynamic libraries, cgo supports an "external" linking mode too. In
821 external linking mode, cmd/link does not process any host object files.
822 Instead, it collects all the Go code and writes a single go.o object
823 file containing it. Then it invokes the host linker (usually gcc) to
824 combine the go.o object file and any supporting non-Go code into a
825 final executable. External linking avoids the dynamic library
826 requirement but introduces a requirement that the host linker be
827 present to create such a binary.
828
829 Most builds both compile source code and invoke the linker to create a
830 binary. When cgo is involved, the compile step already requires gcc, so
831 it is not problematic for the link step to require gcc too.
832
833 An important exception is builds using a pre-compiled copy of the
834 standard library. In particular, package net uses cgo on most systems,
835 and we want to preserve the ability to compile pure Go code that
836 imports net without requiring gcc to be present at link time. (In this
837 case, the dynamic library requirement is less significant, because the
838 only library involved is libc.so, which can usually be assumed
839 present.)
840
841 This conflict between functionality and the gcc requirement means we
842 must support both internal and external linking, depending on the
843 circumstances: if net is the only cgo-using package, then internal
844 linking is probably fine, but if other packages are involved, so that there
845 are dependencies on libraries beyond libc, external linking is likely
846 to work better. The compilation of a package records the relevant
847 information to support both linking modes, leaving the decision
848 to be made when linking the final binary.
849
850 Linking Directives
851
852 In either linking mode, package-specific directives must be passed
853 through to cmd/link. These are communicated by writing //go: directives in a
854 Go source file compiled by gc. The directives are copied into the .o
855 object file and then processed by the linker.
856
857 The directives are:
858
859 //go:cgo_import_dynamic <local> [<remote> ["<library>"]]
860
861         In internal linking mode, allow an unresolved reference to
862         <local>, assuming it will be resolved by a dynamic library
863         symbol. The optional <remote> specifies the symbol's name and
864         possibly version in the dynamic library, and the optional "<library>"
865         names the specific library where the symbol should be found.
866
867         On AIX, the library pattern is slightly different. It must be
868         "lib.a/obj.o" with obj.o the member of this library exporting
869         this symbol.
870
871         In the <remote>, # or @ can be used to introduce a symbol version.
872
873         Examples:
874         //go:cgo_import_dynamic puts
875         //go:cgo_import_dynamic puts puts#GLIBC_2.2.5
876         //go:cgo_import_dynamic puts puts#GLIBC_2.2.5 "libc.so.6"
877
878         A side effect of the cgo_import_dynamic directive with a
879         library is to make the final binary depend on that dynamic
880         library. To get the dependency without importing any specific
881         symbols, use _ for local and remote.
882
883         Example:
884         //go:cgo_import_dynamic _ _ "libc.so.6"
885
886         For compatibility with current versions of SWIG,
887         #pragma dynimport is an alias for //go:cgo_import_dynamic.
888
889 //go:cgo_dynamic_linker "<path>"
890
891         In internal linking mode, use "<path>" as the dynamic linker
892         in the final binary. This directive is only needed from one
893         package when constructing a binary; by convention it is
894         supplied by runtime/cgo.
895
896         Example:
897         //go:cgo_dynamic_linker "/lib/ld-linux.so.2"
898
899 //go:cgo_export_dynamic <local> <remote>
900
901         In internal linking mode, put the Go symbol
902         named <local> into the program's exported symbol table as
903         <remote>, so that C code can refer to it by that name. This
904         mechanism makes it possible for C code to call back into Go or
905         to share Go's data.
906
907         For compatibility with current versions of SWIG,
908         #pragma dynexport is an alias for //go:cgo_export_dynamic.
909
910 //go:cgo_import_static <local>
911
912         In external linking mode, allow unresolved references to
913         <local> in the go.o object file prepared for the host linker,
914         under the assumption that <local> will be supplied by the
915         other object files that will be linked with go.o.
916
917         Example:
918         //go:cgo_import_static puts_wrapper
919
920 //go:cgo_export_static <local> <remote>
921
922         In external linking mode, put the Go symbol
923         named <local> into the program's exported symbol table as
924         <remote>, so that C code can refer to it by that name. This
925         mechanism makes it possible for C code to call back into Go or
926         to share Go's data.
927
928 //go:cgo_ldflag "<arg>"
929
930         In external linking mode, invoke the host linker (usually gcc)
931         with "<arg>" as a command-line argument following the .o files.
932         Note that the arguments are for "gcc", not "ld".
933
934         Example:
935         //go:cgo_ldflag "-lpthread"
936         //go:cgo_ldflag "-L/usr/local/sqlite3/lib"
937
938 A package compiled with cgo will include directives for both
939 internal and external linking; the linker will select the appropriate
940 subset for the chosen linking mode.
941
942 Example
943
944 As a simple example, consider a package that uses cgo to call C.sin.
945 The following code will be generated by cgo:
946
947         // compiled by gc
948
949         //go:cgo_ldflag "-lm"
950
951         type _Ctype_double float64
952
953         //go:cgo_import_static _cgo_gcc_Cfunc_sin
954         //go:linkname __cgo_gcc_Cfunc_sin _cgo_gcc_Cfunc_sin
955         var __cgo_gcc_Cfunc_sin byte
956         var _cgo_gcc_Cfunc_sin = unsafe.Pointer(&__cgo_gcc_Cfunc_sin)
957
958         func _Cfunc_sin(p0 _Ctype_double) (r1 _Ctype_double) {
959                 _cgo_runtime_cgocall(_cgo_gcc_Cfunc_sin, uintptr(unsafe.Pointer(&p0)))
960                 return
961         }
962
963         // compiled by gcc, into foo.cgo2.o
964
965         void
966         _cgo_gcc_Cfunc_sin(void *v)
967         {
968                 struct {
969                         double p0;
970                         double r;
971                 } __attribute__((__packed__)) *a = v;
972                 a->r = sin(a->p0);
973         }
974
975 What happens at link time depends on whether the final binary is linked
976 using the internal or external mode. If other packages are compiled in
977 "external only" mode, then the final link will be an external one.
978 Otherwise the link will be an internal one.
979
980 The linking directives are used according to the kind of final link
981 used.
982
983 In internal mode, cmd/link itself processes all the host object files, in
984 particular foo.cgo2.o. To do so, it uses the cgo_import_dynamic and
985 cgo_dynamic_linker directives to learn that the otherwise undefined
986 reference to sin in foo.cgo2.o should be rewritten to refer to the
987 symbol sin with version GLIBC_2.2.5 from the dynamic library
988 "libm.so.6", and the binary should request "/lib/ld-linux.so.2" as its
989 runtime dynamic linker.
990
991 In external mode, cmd/link does not process any host object files, in
992 particular foo.cgo2.o. It links together the gc-generated object
993 files, along with any other Go code, into a go.o file. While doing
994 that, cmd/link will discover that there is no definition for
995 _cgo_gcc_Cfunc_sin, referred to by the gc-compiled source file. This
996 is okay, because cmd/link also processes the cgo_import_static directive and
997 knows that _cgo_gcc_Cfunc_sin is expected to be supplied by a host
998 object file, so cmd/link does not treat the missing symbol as an error when
999 creating go.o. Indeed, the definition for _cgo_gcc_Cfunc_sin will be
1000 provided to the host linker by foo2.cgo.o, which in turn will need the
1001 symbol 'sin'. cmd/link also processes the cgo_ldflag directives, so that it
1002 knows that the eventual host link command must include the -lm
1003 argument, so that the host linker will be able to find 'sin' in the
1004 math library.
1005
1006 cmd/link Command Line Interface
1007
1008 The go command and any other Go-aware build systems invoke cmd/link
1009 to link a collection of packages into a single binary. By default, cmd/link will
1010 present the same interface it does today:
1011
1012         cmd/link main.a
1013
1014 produces a file named a.out, even if cmd/link does so by invoking the host
1015 linker in external linking mode.
1016
1017 By default, cmd/link will decide the linking mode as follows: if the only
1018 packages using cgo are those on a list of known standard library
1019 packages (net, os/user, runtime/cgo), cmd/link will use internal linking
1020 mode. Otherwise, there are non-standard cgo packages involved, and cmd/link
1021 will use external linking mode. The first rule means that a build of
1022 the godoc binary, which uses net but no other cgo, can run without
1023 needing gcc available. The second rule means that a build of a
1024 cgo-wrapped library like sqlite3 can generate a standalone executable
1025 instead of needing to refer to a dynamic library. The specific choice
1026 can be overridden using a command line flag: cmd/link -linkmode=internal or
1027 cmd/link -linkmode=external.
1028
1029 In an external link, cmd/link will create a temporary directory, write any
1030 host object files found in package archives to that directory (renamed
1031 to avoid conflicts), write the go.o file to that directory, and invoke
1032 the host linker. The default value for the host linker is $CC, split
1033 into fields, or else "gcc". The specific host linker command line can
1034 be overridden using command line flags: cmd/link -extld=clang
1035 -extldflags='-ggdb -O3'. If any package in a build includes a .cc or
1036 other file compiled by the C++ compiler, the go tool will use the
1037 -extld option to set the host linker to the C++ compiler.
1038
1039 These defaults mean that Go-aware build systems can ignore the linking
1040 changes and keep running plain 'cmd/link' and get reasonable results, but
1041 they can also control the linking details if desired.
1042
1043 */