我最喜歡的 Go 構(gòu)建選項
學習一門新的編程語言最令人欣慰的部分之一，就是最終運行了一個可執(zhí)行文件，并獲得預期的輸出。當我開始學習 Go 這門編程語言時，我先是閱讀一些示例程序來熟悉語法，然后是嘗試寫一些小的測試程序。隨著時間的推移，這種方法幫助我熟悉了編譯和構(gòu)建程序的過程。
Go 的構(gòu)建選項提供了更好地控制構(gòu)建過程的方法。它們還可以提供額外的信息，幫助把這個過程分成更小的部分。在這篇文章中，我將演示我所使用的一些選項。注意：我使用的“構(gòu)建build”和“編譯compile”這兩個詞是同一個意思。
開始使用 Go
我使用的 Go 版本是 1.16.7。但是，這里給出的命令應該也能在最新的版本上運行。如果你沒有安裝 Go，你可以從 ??Go 官網(wǎng)?? 上下載它，并按照說明進行安裝。你可以通過打開一個命令提示符，并鍵入下面的命令來驗證你所安裝的版本：
$ go version
你應該會得到類似下面這樣的輸出，具體取決于你安裝的版本：
go version go1.16.7 linux/amd64
基本的 Go 程序的編譯和執(zhí)行方法
我將從一個在屏幕上簡單打印 “Hello World” 的 Go 程序示例開始，就像下面這樣：
$ cat hello.go
package main
import "fmt"
func main() {
fmt.Println("Hello World")
}
在討論更高級的選項之前，我將解釋如何編譯這個 Go 示例程序。我使用了 ??build?? 命令，后面跟著 Go 程序的源文件名，本例中是 ??hello.go??，就像下面這樣：
$ go build hello.go
如果一切工作正常，你應該看到在你的當前目錄下創(chuàng)建了一個名為 ??hello?? 的可執(zhí)行文件。你可以通過使用 ??file?? 命令驗證它是 ELF 二進制可執(zhí)行格式（在 Linux 平臺上）。你也可以直接執(zhí)行它，你會看到它輸出 “Hello World”。
$ ls
hello hello.go
$ file ./hello
./hello: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked, not stripped
$ ./hello
Hello World
Go 提供了一個方便的 ??run?? 命令，以便你只是想看看程序是否能正常工作，并獲得預期的輸出，而不想生成一個最終的二進制文件。請記住，即使你在當前目錄中沒有看到可執(zhí)行文件，Go 仍然會在某個地方編譯并生成可執(zhí)行文件并運行它，然后把它從系統(tǒng)中刪除。我將在本文后面的章節(jié)中解釋。
$ go run hello.go
Hello World
$ ls
hello.go
更多細節(jié)
上面的命令就像一陣風一樣，一下子就運行完了我的程序。然而，如果你想知道 Go 在編譯這些程序的過程中做了什么，Go 提供了一個 ??-x?? 選項，它可以打印出 Go 為產(chǎn)生這個可執(zhí)行文件所做的一切。
簡單看一下你就會發(fā)現(xiàn)，Go 在 ??/tmp?? 內(nèi)創(chuàng)建了一個臨時工作目錄，并生成了可執(zhí)行文件，然后把它移到了 Go 源程序所在的當前目錄。
$ go build -x hello.go
WORK=/tmp/go-build1944767317
mkdir -p $WORK/b001/
<< snip >>
mkdir -p $WORK/b001/exe/
cd .
/usr/lib/golang/pkg/tool/linux_amd64/link -o $WORK \
/b001/exe/a.out -importcfg $WORK/b001 \
/importcfg.link -buildmode=exe -buildid=K26hEYzgDkqJjx2Hf-wz/\
nDueg0kBjIygx25rYwbK/W-eJaGIOdPEWgwC6o546 \
/K26hEYzgDkqJjx2Hf-wz -extld=gcc /root/.cache/go-build /cc \
/cc72cb2f4fbb61229885fc434995964a7a4d6e10692a23cc0ada6707c5d3435b-d
/usr/lib/golang/pkg/tool/linux_amd64/buildid -w $WORK \
/b001/exe/a.out # internal
mv $WORK/b001/exe/a.out hello
rm -r $WORK/b001/
這有助于解決在程序運行后卻在當前目錄下沒有生成可執(zhí)行文件的謎團。使用 ??-x?? 顯示可執(zhí)行文件確實在 ??/tmp?? 工作目錄下創(chuàng)建并被執(zhí)行了。然而，與 ??build?? 命令不同的是，可執(zhí)行文件并沒有移動到當前目錄，這使得看起來沒有可執(zhí)行文件被創(chuàng)建。
$ go run -x hello.go
mkdir -p $WORK/b001/exe/
cd .
/usr/lib/golang/pkg/tool/linux_amd64/link -o $WORK/b001 \
/exe/hello -importcfg $WORK/b001/importcfg.link -s -w -buildmode=exe -buildid=hK3wnAP20DapUDeuvAAS/E_TzkbzwXz6tM5dEC8Mx \
/7HYBzuaDGVdaZwSMEWAa/hK3wnAP20DapUDeuvAAS -extld=gcc \
/root/.cache/go-build/75/ \
7531fcf5e48444eed677bfc5cda1276a52b73c62ebac3aa99da3c4094fa57dc3-d
$WORK/b001/exe/hello
Hello World
模仿編譯而不產(chǎn)生可執(zhí)行文件
假設(shè)你不想編譯程序并產(chǎn)生一個實際的二進制文件，但你確實想看到這個過程中的所有步驟。你可以通過使用 ??-n?? 這個構(gòu)建選項來做到這一點，該選項會打印出通常的執(zhí)行步驟，而不會實際創(chuàng)建二進制文件。
$ go build -n hello.go
保存臨時目錄
很多工作都發(fā)生在 ??/tmp?? 工作目錄中，一旦可執(zhí)行文件被創(chuàng)建和運行，它就會被刪除。但是如果你想看看哪些文件是在編譯過程中創(chuàng)建的呢？Go 提供了一個 ??-work?? 選項，它可以在編譯程序時使用。??-work?? 選項除了運行程序外，還打印了工作目錄的路徑，但它并不會在這之后刪除工作目錄，所以你可以切換到該目錄，檢查在編譯過程中創(chuàng)建的所有文件。
$ go run -work hello.go
WORK=/tmp/go-build3209320645
Hello World
$ find /tmp/go-build3209320645
/tmp/go-build3209320645
/tmp/go-build3209320645/b001
/tmp/go-build3209320645/b001/importcfg.link
/tmp/go-build3209320645/b001/exe
/tmp/go-build3209320645/b001/exe/hello
$ /tmp/go-build3209320645/b001/exe/hello
Hello World
其他編譯選項
如果說，你想手動編譯程序，而不是使用 Go 的 ??build?? 和 ??run?? 這兩個方便的命令，最后得到一個可以直接由你的操作系統(tǒng)（這里指 Linux）運行的可執(zhí)行文件。那么，你該怎么做呢？這個過程可以分為兩部分：編譯和鏈接。你可以使用 ??tool?? 選項來看看它是如何工作的。
首先，使用 ??tool compile?? 命令產(chǎn)生結(jié)果的 ??ar?? 歸檔文件，它包含了 ??.o?? 中間文件。接下來，對這個 ??hello.o?? 文件執(zhí)行 ??tool link?? 命令，產(chǎn)生最終的可執(zhí)行文件，然后你就可以運行它了。
$ go tool compile hello.go
$ file hello.o
hello.o: current ar archive
$ ar t hello.o
__.PKGDEF
_go_.o
$ go tool link -o hello hello.o
$ file hello
hello: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked, not stripped
$ ./hello
Hello World
如果你想進一步查看基于 ??hello.o?? 文件產(chǎn)生可執(zhí)行文件的鏈接過程，你可以使用 ??-v?? 選項，它會搜索每個 Go 可執(zhí)行文件中包含的 ??runtime.a?? 文件。
$ go tool link -v -o hello hello.o
HEADER = -H5 -T0x401000 -R0x1000
searching for runtime.a in /usr/lib/golang/pkg/linux_amd64/runtime.a
82052 symbols, 18774 reachable
1 package symbols, 1106 hashed symbols, 77185 non-package symbols, 3760 external symbols
81968 liveness data
交叉編譯選項
現(xiàn)在我已經(jīng)解釋了 Go 程序的編譯過程，接下來，我將演示 Go 如何通過在實際的 ??build?? 命令之前提供 ??GOOS?? 和 ??GOARCH?? 這兩個環(huán)境變量，來允許你構(gòu)建針對不同硬件架構(gòu)和操作系統(tǒng)的可執(zhí)行文件。
這有什么用呢？舉個例子，你會發(fā)現(xiàn)為 ARM（arch64）架構(gòu)制作的可執(zhí)行文件不能在英特爾（x86_64）架構(gòu)上運行，而且會產(chǎn)生一個 Exec 格式錯誤。
下面的這些選項使得生成跨平臺的二進制文件變得小菜一碟：
$ GOOS=linux GOARCH=arm64 go build hello.go
$ file ./hello
./hello: ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), statically linked, not stripped
$ ./hello
bash: ./hello: cannot execute binary file: Exec format error
$ uname -m
x86_64
你可以閱讀我之前的博文，以更多了解我在 ??使用 Go 進行交叉編譯?? 方面的經(jīng)驗。
查看底層匯編指令
源代碼并不會直接轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行文件，盡管它生成了一種中間匯編格式，然后最終被組裝為可執(zhí)行文件。在 Go 中，這被映射為一種中間匯編格式，而不是底層硬件匯編指令。
要查看這個中間匯編格式，請在使用 ??build?? 命令時，提供 ??-gcflags?? 選項，后面跟著 ??-S??。這個命令將會顯示使用到的匯編指令：
$ go build -gcflags="-S" hello.go
# command-line-arguments
"".main STEXT size=138 args=0x0 locals=0x58 funcid=0x0
0x0000 00000 (/test/hello.go:5) TEXT "".main(SB), ABIInternal, $88-0
0x0000 00000 (/test/hello.go:5) MOVQ (TLS), CX
0x0009 00009 (/test/hello.go:5) CMPQ SP, 16(CX)
0x000d 00013 (/test/hello.go:5) PCDATA $0, $-2
0x000d 00013 (/test/hello.go:5) JLS 128
<< snip >>
你也可以使用 ??objdump -s?? 選項，來查看已經(jīng)編譯好的可執(zhí)行程序的匯編指令，就像下面這樣：
$ ls
hello hello.go
$ go tool objdump -s main.main hello
TEXT main.main(SB) /test/hello.go
hello.go:5 0x4975a0 64488b0c25f8ffffff MOVQ FS:0xfffffff8, CX
hello.go:5 0x4975a9 483b6110 CMPQ 0x10(CX), SP
hello.go:5 0x4975ad 7671 JBE 0x497620
hello.go:5 0x4975af 4883ec58 SUBQ $0x58, SP
hello.go:6 0x4975d8 4889442448 MOVQ AX, 0x48(SP)
<< snip >>
分離二進制文件以減少其大小
Go 的二進制文件通常比較大。例如, 一個簡單的 “Hello World” 程序?qū)a(chǎn)生一個 1.9M 大小的二進制文件。
$ go build hello.go
$
$ du -sh hello
1.9M hello
$
$ file hello
hello: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked, not stripped
$
為了減少生成的二進制文件的大小，你可以分離執(zhí)行過程中不需要的信息。使用 ??-ldflags?? 和 ??-s -w?? 選項可以使生成的二進制文件略微變小為 1.3M。
$ go build -ldflags="-s -w" hello.go
$
$ du -sh hello
1.3M hello
$
$ file hello
hello: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked, stripped
$
總結(jié)
我希望這篇文章向你介紹了一些方便的 Go 編譯選項，同時幫助了你更好地理解 Go 編譯過程。關(guān)于構(gòu)建過程的其他信息和其他有趣的選項，請參考 Go 命令幫助：
$ go help build
題圖由 ??Ashraf Chemban??? 在 ???Pixabay?? 上發(fā)布。
