Go が起動パラメータのロードを実装する方法

Go を学んだばかりの学生は、Go プログラムの起動プロセスについて考えたことがあるはずです。この問題については、Rao Da の記事Go プログラムの仕組みを参照してください。 が実行されます。今日は問題を絞り込み、Go プログラムが起動パラメーターをロードする方法とパラメーターを解析する方法を学びます。

C パラメータ解析

C 言語を学習したことのある子供は、argc と argv に精通している必要があります。

C プログラムは常にメイン関数 main から実行を開始します。パラメータ付きのメイン関数では、規則に従い、argc と argv の名前がメイン関数のパラメータとして使用されます。

このうち、argc (引数数) はコマンド ライン パラメーターの数を表し、argv (引数の値) はパラメーターを格納するために使用されるポインターの配列です。

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
 printf("argc = %d\n",argc);
 printf("argv[0] = %s, argv[1] = %s, argv[2] = %s \n", argv[0], argv[1], argv[2]);
 return 0;
}

上記の C コードをコンパイルして実行すると、次の出力が得られます。

$ gcc c_main.c -o main
$ ./main foo bar sss ddd
argc = 5
argv[0] = ./main, argv[1] = foo, argv[2] = bar

では、コマンド ライン パラメーターを取得するにはどうすればよいですか? Go言語で？

os.Argsloading

C と同様に、Go プログラムも main 関数 (ユーザー層) から実行されますが、メイン関数では関数 argc および argv が定義されていません。

コマンド ライン パラメーターは、os.Args 関数を通じて取得できます。

package main

import (
 "fmt"
 "os"
)

func main() {
 for i, v := range os.Args {
  fmt.Printf("arg[%d]: %v\n", i, v)
 }
}

Go 関数のコンパイルと実行

 $ go build main.go
 $ ./main foo bar sss ddd
arg[0]: ./main
arg[1]: foo
arg[2]: bar
arg[3]: sss
arg[4]: ddd

C と同様、最初のパラメータも実行可能ファイルを表します。

加载实现

下文我们需要展示一些 Go 汇编代码，为了方便读者理解，先通过两图了解 Go 汇编语言对 CPU 的重新抽象。

X86/AMD64 架构

Go 伪寄存器

Go汇编为了简化汇编代码的编写，引入了 PC、FP、SP、SB 四个伪寄存器。

四个伪寄存器加上其它的通用寄存器就是 Go 汇编语言对 CPU 的重新抽象。当然，该抽象的结构也适用于其它非 X86 类型的体系结构。

回到正题，命令行参数的解析过程是程序启动中的一部分内容。

以 linux amd64 系统为例，Go 程序的执行入口位于<span style="font-size: 15px;">runtime/rt0_linux_amd64.s</span>。

TEXT _rt0_amd64_linux(SB),NOSPLIT,$-8
	JMP	_rt0_amd64(SB)

<span style="font-size: 15px;">_rt0_amd64</span>函数实现于 <span style="font-size: 15px;">runtime/asm_amd64.s</span>

TEXT _rt0_amd64(SB),NOSPLIT,$-8
	MOVQ	0(SP), DI	// argc
	LEAQ	8(SP), SI	// argv
	JMP	runtime·rt0_go(SB)

看到 argc 和 argv 的身影了吗？在这里，它们从栈内存分别被加载到了 DI、SI 寄存器。

<span style="font-size: 15px;">rt0_go</span>函数完成了 runtime 的所有初始化工作，但我们这里仅关注 argc 和 argv 的处理过程。

TEXT runtime·rt0_go(SB),NOSPLIT|TOPFRAME,$0
	// copy arguments forward on an even stack
	MOVQ	DI, AX		// argc
	MOVQ	SI, BX		// argv
	SUBQ	$(4*8+7), SP		// 2args 2auto
	ANDQ	$~15, SP
	MOVQ	AX, 16(SP)
	MOVQ	BX, 24(SP)
	...
	MOVL	16(SP), AX		// copy argc
	MOVL	AX, 0(SP)
	MOVQ	24(SP), AX		// copy argv
	MOVQ	AX, 8(SP)
	CALL	runtime·args(SB)
	CALL	runtime·osinit(SB)
	CALL	runtime·schedinit(SB)
	...

经过一系列操作之后，argc 和 argv 又被折腾回了栈内存 <span style="font-size: 15px;">0(SP)</span>和 <span style="font-size: 15px;">8(SP)</span> 中。

<span style="font-size: 15px;">args</span> 函数位于<span style="font-size: 15px;">runtime/runtime1.go</span>中

var (
 argc int32
 argv **byte
)

func args(c int32, v **byte) {
 argc = c
 argv = v
 sysargs(c, v)
}

在这里，argc 和 argv 分别被保存至变量<span style="font-size: 15px;">runtime.argc</span>和<span style="font-size: 15px;">runtime.argv</span>。

在<span style="font-size: 15px;">rt0_go</span>函数中调用执行完<span style="font-size: 15px;">args</span>函数后，还会执行<span style="font-size: 15px;">schedinit</span>。

func schedinit() {
  ...
 goargs()
 ...

<span style="font-size: 15px;">goargs</span>实现于<span style="font-size: 15px;">runtime/runtime1.go</span>

var argslice []string

func goargs() {
 if GOOS == "windows" {
  return
 }
 argslice = make([]string, argc)
 for i := int32(0); i < argc; i++ {
  argslice[i] = gostringnocopy(argv_index(argv, i))
 }
}

该函数的目的是，将指向栈内存的命令行参数字符串指针，封装成 Go 的 <span style="font-size: 15px;">string</span>类型，最终保存于<span style="font-size: 15px;">runtime.argslice</span>。

这里有个知识点，Go 是如何将 C 字符串封装成 Go string 类型的呢？答案就在以下代码。

func gostringnocopy(str *byte) string {
 ss := stringStruct{str: unsafe.Pointer(str), len: findnull(str)}
 s := *(*string)(unsafe.Pointer(&ss))
 return s
}

func argv_index(argv **byte, i int32) *byte {
 return *(**byte)(add(unsafe.Pointer(argv), uintptr(i)*sys.PtrSize))
}

func add(p unsafe.Pointer, x uintptr) unsafe.Pointer {
 return unsafe.Pointer(uintptr(p) + x)
}

此时，Go 已经将 argc 和 argv 的信息保存至<span style="font-size: 15px;">runtime.argslice</span>中，那聪明的你一定能猜到os.Args方法就是读取的该slice。

在<span style="font-size: 15px;">os/proc.go</span>中，是它的实现

var Args []string

func init() {
 if runtime.GOOS == "windows" {
  // Initialized in exec_windows.go.
  return
 }
 Args = runtime_args()
}

func runtime_args() []string // in package runtime

而<span style="font-size: 15px;">runtime_args</span>方法的实现是位于 <span style="font-size: 15px;">runtime/runtime.go</span>中的<span style="font-size: 15px;">os_runtime_args</span>函数

//go:linkname os_runtime_args os.runtime_args
func os_runtime_args() []string { return append([]string{}, argslice...) }

在这里实现了<span style="font-size: 15px;">runtime.argslice</span>的拷贝。至此，<span style="font-size: 15px;">os.Args</span>方法最终成功加载了命令行参数 argv 信息。

概要

この記事では、<span style="font-size: 15px;">os.Args</span># を使用して Go を起動できることを紹介しました。 ## パーサーのコマンド ライン パラメーターを理解し、その実装プロセスを学習しました。

ローディング実装のソース コードを学習する中で、ある点から始めてその実装原理をたどれば、プロセスはそれほど複雑ではないことがわかりました。ソースコードを勉強することを恐れないでください。

os.Args<span style="font-size: 15px;"></span> メソッドは、コマンド ライン引数を文字列スライスに保存し、トラバースすることで抽出できます。ただし、実際の開発では、通常、os.Args<span style="font-size: 15px;"></span> メソッドを直接使用しません。Go では、より便利なフラグ パッケージが提供されるためです。ただし、紙面の都合上、この部分については後述します。

以上がGo が起動パラメータのロードを実装する方法の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。