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意外と知らない
cgoの世界
菊地 ひなた
開発統括本部 データアプリケーショングループ
ML基盤チーム
2025-05-15
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自己紹介
名前 : 菊地 ひなた
経緯 : 24新卒でDMMに入社
ML基盤チームに所属
趣味 : 料理とお酒が大好きです
最近は肝臓のためにお酒控えてますられませんでした
シェアハウスにお引越ししました
2
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お品書き
1. 自己紹介
2. cgo package発表の動機
3. 使い方
a. Go側でCの関数を定義して呼び出す
b. Go側からCの定義済み関数を呼び出す
c. C側から定義済みGo関数を呼び出す
4. CからGoパッケージを呼び出す
5. コンパイル順序
6. まとめ
3
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cgo packageの発表動機
- Pythonの機械学習フレームワークの裏ではCが動いてることが多い
⇒ 調べてみるとGoも同じ
⇒ cgo package 登場
4
[1] https://github.com/tensorflow/tensorflow/blob/master/tensorflow/core/ops/array_grad.cc
[2] https://github.com/tensorflow/tensorflow/blob/master/tensorflow/go/graph.go
tensorflow for pythonで内部利用
される配列の微分用計算core [1]
tensorflow for Goにおける
配列の微分用計算core [2]
☝cgoパッケージが
使われている
☝.ccで記述されてる
でもどうやってGoとCが連携して動くんだろう…？
💡調べてみることにしました！
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cgoって何？
- C言語とGo言語の橋渡しをする機能
- C言語で定義された機能をGo言語側で呼び出して使うことができる
たとえばこんなときに便利：
●
どうしてもCで提供されているライブラリを使いたい
(例)
- デバイスドライバの操作[3][4]パッケージを使った機能の実装
- マイコンなどのデバイスで独自関数が提供されている時[5]
5
[3] ioctlのgoのラッパーhttps://pkg.go.dev/acln.ro/ioctl のlatestは2019, amd64, armのみ対応。実装はcgoを使用
[4] goでusb接続イベントを拾いたい ではmac OSの提供するIOKit Frameworkをcgoで呼び出している
[5] 組み込みLinuxでGolangのススメ - Qiita tinygoからcgoでC関数を呼び出す組み込みの勧め
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お品書き
1. 自己紹介
2. cgo package発表の動機
3. 使い方
a. Go側でCの関数を定義して呼び出す
b. Go側からCの定義済み関数を呼び出す
c. C側から定義済みGo関数を呼び出す
4. CからGoパッケージを呼び出す
5. コンパイル順序
6. まとめ
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1. Go側でCの関数を定義して呼び出す
(例)普通の計算式を定義する場合
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package main
/*
#include
int myadd(int a, int b) {
return a + b;
}
*/
import "C"
import "fmt"
func main() {
// C の関数を呼び出す
c := C.myadd(1, 2)
fmt.Printf("result value = %d, result type = %T", c, c)
}
- 使い方
1. Go側でCの関数を定義して呼び出す
2. Go側からCの定義済み関数を呼び出す
3. C側から定義済みGo関数を呼び出す
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(例)普通の計算式を定義する場合
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package main
/*
#include
int myadd(int a, int b) {
return a + b;
}
*/
import "C"
import "fmt"
func main() {
// C の関数を呼び出す
c := C.myadd(1, 2)
fmt.Printf("result value = %d, result type = %T", c, c)
}
1. コメントアウトで C
の関数を定義
1. Go側でCの関数を定義して呼び出す
2. 直後でcgo
パッケージをimport
3. C.”関数名” として定義さ
れた関数を呼び出す
- 使い方
1. Go側でCの関数を定義して呼び出す
2. Go側からCの定義済み関数を呼び出す
3. C側から定義済みGo関数を呼び出す
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2. Go側からCの定義済み関数を呼び出す
(例)
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- 使い方
1. Go側でCの関数を定義して呼び出す
2. Go側からCの定義済み関数を呼び出す
3. C側から定義済みGo関数を呼び出す
package main
/*
// CFLAGS: Cコンパイラへのオプション
// (例: インクルードパス指定 )
// #cgo CFLAGS: -I/opt/local/include
// LDFLAGS: リンカへのオプション
// (例: ライブラリパス、リンクするライブラリ名指定 )
// #cgo LDFLAGS: -L/opt/local/lib -lcustommath
// 標準のmath.hを使用。多くの Unix系システムでは libmのリンクが必要。
#cgo LDFLAGS: -lm
#include // C 標準数学ライブラリ
*/
import "C" // cgoを有効化
import "fmt"
func main() {
inputValue := 49.0
fmt.Printf("Go: Calculating square root of
%.2f using C's math library. \n", inputValue )
// Goのfloat64をCのdoubleに変換してC関数を呼び出す
cInput := C.double(inputValue )
cResult := C.sqrt(cInput)
fmt.Printf("Go: Result from C's sqrt( %.2f) =
%.2f\n", cInput, cResult)
}
コンパイルオプションの指定
CFLAGS, CPPFLAGS, CXXFLAGS, FFLAGS and LDFLAGSがある[6]
[6] https://pkg.go.dev/cmd/cgo#hdr-Using_cgo_with_the_go_command
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2. Go側からCの定義済み関数を呼び出す
(例)
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package main
/*
// CFLAGS: C コンパイラへのオプション
// (例: インクルードパス指定 )
// #cgo CFLAGS: -I/opt/local/include
// LDFLAGS: リンカへのオプション
// (例: ライブラリパス、リンクするライブラリ名指定 )
// #cgo LDFLAGS: -L/opt/local/lib -lcustommath
// 標準の math.hを使用。多くの Unix系システムでは libmのリンクが必
要。
#cgo LDFLAGS: -lm
#include // C標準数学ライブラリ
*/
import "C" // cgoを有効化
import "fmt"
func main() {
inputValue := 49.0
fmt.Printf("Go: Calculating square root of
%.2f using C's math library. \n", inputValue )
// Goのfloat64をCのdoubleに変換してC関数を呼び出す
cInput := C.double(inputValue )
cResult := C.sqrt(cInput)
fmt.Printf("Go: Result from C's sqrt( %.2f) =
%.2f\n", cInput, cResult)
}
1. 今回はmath.hをライブラリとして使用するの
で-lm (library math)オプションが必要
2. math.hで定義済みの関数が呼び出せる
- 使い方
1. Go側でCの関数を定義して呼び出す
2. Go側からCの定義済み関数を呼び出す
3. C側から定義済みGo関数を呼び出す
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3. C側から定義済みGo関数を呼び出す
(例)
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- 使い方
1. Go側でCの関数を定義して呼び出す
2. Go側からCの定義ずみ関数を呼び出す
3. C側から定義済みGo関数を呼び出す
4.
package main
/*
#include
// Goからエクスポートされる関数の宣言
extern void GoCallbackHandler(int id);
// C側からGoの関数を呼び出す関数 (これをGoのmainから呼び出す )
static void triggerGoCallbacks() {
printf("C: Triggering Go callback...\n");
GoCallbackHandler(123); // Go 関数を呼び出し
printf("C: Triggering Go workers...\n");
}
*/
import "C"
…
…
import "C"
import (
"fmt"
)
//export GoCallbackHandler <= C で呼び出す関数を宣言
func GoCallbackHandler (id C.int) {
fmt.Printf("Go: Callback handler received ID:
%d\n", int(id))
}
func main() {
C.triggerGoCallbacks () // C関数を呼び出し、そこから
Go関数が呼ばれる
}
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3. C側から定義済みGo関数を呼び出す
(例)
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package main
/*
#include
// Goからエクスポートされる関数の宣言
extern void GoCallbackHandler(int id);
// C側から Goの関数を呼び出す関数 (これを Goのmainから呼び出す )
static void triggerGoCallbacks() {
printf("C: Triggering Go callback...\n");
GoCallbackHandler(123); // Go関数を呼び出し
printf("C: Triggering Go workers...\n");
}
*/
import "C"
…
…
import "C"
import (
"fmt"
)
//export GoCallbackHandler <= Cで呼び出す関数を宣言
func GoCallbackHandler (id C.int) {
fmt.Printf("Go: Callback handler received ID:
%d\n", int(id))
}
func main() {
C.triggerGoCallbacks () // C関数を呼び出し、そこから
Go関数が呼ばれる
}
1. externでGo関数の宣言
3. Go関数の呼び出し
2. C側で呼び出す関数を定義
4. C関数からGo関数を呼ぶ
- 使い方
1. Go側でCの関数を定義して呼び出す
2. Go側からCの定義ずみ関数を呼び出す
3. C側から定義済みGo関数を呼び出す
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- 使い方
1. GO側でCの関数を定義して呼び出す
2. GO側からCの定義ずみ関数を呼び出す
3. C側から定義済みGO関数を呼び出す
4.
3. C側から定義済みGo関数を呼び出す
(例)
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package main
/*
#include
// Goからエクスポートされる関数の宣言
extern void GoCallbackHandler(int id);
// C側からGoの関数を呼び出す関数 (これをGoのmainから呼び出す )
static void triggerGoCallbacks() {
printf("C: Triggering Go callback...\n");
GoCallbackHandler(123); // Go 関数を呼び出し
printf("C: Triggering Go workers...\n");
}
*/
import "C"
…
…
import "C"
import (
"fmt"
)
//export GoCallbackHandler <= C で呼び出す関数を宣言
func GoCallbackHandler (id C.int) {
fmt.Printf("Go: Callback handler received ID:
%d\n", int(id))
}
func main() {
C.triggerGoCallbacks () // C関数を呼び出し、そこから
Go関数が呼ばれる
}
1. externでgo関数の宣言
3. go関数の呼び出し
2. C側で呼び出す関数を定義
4. C関数からGo関数を呼ぶ
a. Go側でCの関数を定義 して呼び出す
b. Go側からCの定義済み関数 を呼び出す
c. C側から定義済みGo関数 を呼び出す
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- 使い方
1. GO側でCの関数を定義して呼び出す
2. GO側からCの定義ずみ関数を呼び出す
3. C側から定義済みGO関数を呼び出す
4.
3. C側から定義済みGo関数を呼び出す
(例)
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package main
/*
#include
// Goからエクスポートされる関数の宣言
extern void GoCallbackHandler(int id);
// C側からGoの関数を呼び出す関数 (これをGoのmainから呼び出す )
static void triggerGoCallbacks() {
printf("C: Triggering Go callback...\n");
GoCallbackHandler(123); // Go 関数を呼び出し
printf("C: Triggering Go workers...\n");
}
*/
import "C"
…
…
import "C"
import (
"fmt"
)
//export GoCallbackHandler <= C で呼び出す関数を宣言
func GoCallbackHandler (id C.int) {
fmt.Printf("Go: Callback handler received ID:
%d\n", int(id))
}
func main() {
C.triggerGoCallbacks () // C関数を呼び出し、そこから
Go関数が呼ばれる
}
1. externでgo関数の宣言
3. go関数の呼び出し
2. C側で呼び出す関数を定義
4. C関数からGo関数を呼ぶ
Goのパッケージは呼び出せないの？
a. Go側でCの関数を定義 して呼び出す
b. Go側からCの定義済み関数 を呼び出す
c. C側から定義済みGo関数 を呼び出す
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お品書き
1. 自己紹介
2. cgo package発表の動機
3. 使い方
a. Go側でCの関数を定義して呼び出す
b. Go側からCの定義済み関数を呼び出す
c. C側から定義済みGo関数を呼び出す
4. CからGoパッケージを呼び出す
5. コンパイル順序
6. まとめ
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CからGoパッケージを呼び出す
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(例)
1. Goを.so(共有ライブラリ)としてビルド
2. Cをコンパイルする際1をライブラリとしてリンク
3. a.out(実行ファイル)が生成される
// main.c
#include
#include "library.h" // go build
-buildmode=c-shared などで生成されたヘッ
ダーファイル
int main() {
printf("C: Calling Go
function... \n");
// Goでエクスポートされた関数を呼び出す
PrintMessage ("Hello from C!" );
printf("C: Back from Go
function.\n");
return 0;
}
// wrapper.go
package main
import "C"
import "fmt"
func PrintMessage (message *C.char) {
// Cの文字列 (*C.char) をGoの文字列 (string) に変換
goMessage := C.GoString(message)
// Goの fmt パッケージの関数を呼び出す
fmt.Println("Message from C:" , goMessage)
}
func main() {} // ビルドのために空で定義
呼び出されるパッケージ側
パッケージを呼び出す側
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© DMM
CからGoパッケージを呼び出す
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(例)
1. Goを.so(共有ライブラリ)としてビルド
2. Cをコンパイルする際1をライブラリとしてリンク
3. a.out(実行ファイル)が生成される
// main.c
#include
#include "library.h" // go build
-buildmode=c-shared などで生成されたヘッ
ダーファイル
int main() {
printf("C: Calling Go
function... \n");
// Goでエクスポートされた関数を呼び出す
PrintMessage ("Hello from C!" );
printf("C: Back from Go
function.\n");
return 0;
}
// wrapper.go
package main
import "C"
import "fmt"
func PrintMessage (message *C.char) {
// Cの文字列 (*C.char) をGoの文字列 (string) に変換
goMessage := C.GoString(message)
// Goの fmt パッケージの関数を呼び出す
fmt.Println("Message from C:" , goMessage)
}
func main() {} // ビルドのために空で定義
呼び出されるパッケージ側
パッケージを呼び出す側
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CからGoパッケージを呼び出す
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(例)
1. Goを.so(共有ライブラリ)としてビルド ⇒ liblibrary.so, liblibrary.h
2. Cをコンパイルする際1をライブラリとしてリンク
3. a.out(実行ファイル)が生成される
// main.c
#include
#include "library.h" // go build
-buildmode=c-shared などで生成されたヘッ
ダーファイル
int main() {
printf("C: Calling Go
function...\n");
// Goでエクスポートされた関数を呼び出す
PrintMessage("Hello from C!");
printf("C: Back from Go
function.\n");
return 0;
}
// wrapper.go
package main
import "C"
import "fmt"
func PrintMessage (message *C.char) {
// Cの文字列 (*C.char) をGoの文字列 (string) に変換
goMessage := C.GoString(message)
// Goの fmt パッケージの関数を呼び出す
fmt.Println("Message from C:" , goMessage)
}
func main() {} // ビルドのために空で定義
呼び出されるパッケージ側
パッケージを呼び出す側
go build -buildmode=c-shared -o liblibrary.so wrapper.go # linux
go build -ldflags="-w -linkmode external -extldflags '-Wl,-install_name,@rpath/liblibrary.so'"
wrapper.go # mac
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CからGoパッケージを呼び出す
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(例)
1. Goを.so(共有ライブラリ)としてビルド ⇒ liblibrary.so, liblibrary.h
2. Cをコンパイルする際1をライブラリとしてリンク
3. a.out(実行ファイル)が生成される
// main.c
#include
#include "library.h" // go build
-buildmode=c-shared などで生成されたヘッ
ダーファイル
int main() {
printf("C: Calling Go
function...\n");
// Goでエクスポートされた関数を呼び出す
PrintMessage("Hello from C!");
printf("C: Back from Go
function.\n");
return 0;
}
// wrapper.go
package main
import "C"
import "fmt"
func PrintMessage (message *C.char) {
// Cの文字列 (*C.char) をGoの文字列 (string) に変換
goMessage := C.GoString(message)
// Goの fmt パッケージの関数を呼び出す
fmt.Println("Message from C:" , goMessage)
}
func main() {} // ビルドのために空で定義
呼び出されるパッケージ側
パッケージを呼び出す側
go build -buildmode=c-shared -o liblibrary.so wrapper.go # linux
go build -ldflags="-w -linkmode external -extldflags '-Wl,-install_name,@rpath/liblibrary.so'"
wrapper.go # mac
パッケージに含まれる関数定義
ビルドのためのmain(空)
共有ライブラリの ビルド用オプション
共有ライブラリの命名
（libから始まる必要がある）[7]
[7] 命名規約 (リンカーとライブラリ
) - 共有オブジェクトは
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CからGoパッケージを呼び出す
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(例)
2. Cをコンパイルする際に共有ライブラリをリンク
// main.c
#include
#include "liblibrary.h" // go build
-buildmode=c-shared などで生成されたヘッダー
ファイル
int main() {
printf("C: Calling Go function... \n");
// Goでエクスポートされた関数を呼び出す
PrintMessage ("Hello from C!" );
printf("C: Back from Go function. \n");
return 0;
}
// wrapper.go
package main
import "C"
import "fmt"
func PrintMessage( message *C.char) {
// Cの文字列 (*C.char) をGoの文字列 (string) に変換
goMessage := C.GoString(message)
// Goの fmt パッケージの関数を呼び出す
fmt.Println("Message from C:", goMessage)
}
func main() {} // ビルドのために空で定義
呼び出されるパッケージ側
パッケージを呼び出す側
gcc main.c -o main_app -L. -llibrary # linuxの場合
gcc main.c -o main_app -L. -llibrary -Wl,-rpath,@executable_path/
# macの場合
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CからGoパッケージを呼び出す
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(例)
2. Cをコンパイルする際に共有ライブラリをリンク
// main.c
#include
#include "liblibrary.h" // go build
-buildmode=c-shared などで生成されたヘッダー
ファイル
int main() {
printf("C: Calling Go function... \n");
// Goでエクスポートされた関数を呼び出す
PrintMessage ("Hello from C!" );
printf("C: Back from Go function. \n");
return 0;
}
// wrapper.go
package main
import "C"
import "fmt"
func PrintMessage( message *C.char) {
// Cの文字列 (*C.char) をGoの文字列 (string) に変換
goMessage := C.GoString(message)
// Goの fmt パッケージの関数を呼び出す
fmt.Println("Message from C:", goMessage)
}
func main() {} // ビルドのために空で定義
呼び出されるパッケージ側
パッケージを呼び出す側
gcc main.c -o main_app -L. -llibrary # linuxの場合
gcc main.c -o main_app -L. -llibrary -Wl,-rpath,@executable_path/
# macの場合
-L でライブラリのディレクトリを指定
-l はlib配下の名称を指定
(例) libxxx.soの場合 -lxxx
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CからGoパッケージを呼び出す
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(例)
3. 生成された実行ファイルを利用
// main.c
#include
#include "library.h" // go build
-buildmode=c-shared などで生成されたヘッ
ダーファイル
int main() {
printf("C: Calling Go
function...\n");
// Goでエクスポートされた関数を呼び出す
PrintMessage("Hello from C!");
printf("C: Back from Go
function.\n");
return 0;
}
// wrapper.go
package main
import "C"
import "fmt"
//export PrintMessage
func PrintMessage( message *C.char) {
// Cの文字列 (*C.char) をGoの文字列 (string) に変換
goMessage := C.GoString(message)
// Goの fmt パッケージの関数を呼び出す
fmt.Println("Message from C:", goMessage)
}
func main() {} // ビルドのために空で定義
呼び出されるパッケージ側
パッケージを呼び出す側
# 3. 実行
export LD_LIBRARY_PATH =. # mac/linux 共通 (ライブラリのパスを認識させる必要がある場合がある )
./main_app
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そこまで行ったらcgoパッケージ
関係ないじゃん。。。
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そこまで行ったらcgoパッケージ
関係ないじゃん。。。
いいえ、これ実は
cgoの機能理解への手がかりなんです
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お品書き
1. 自己紹介
2. cgo package発表の動機
3. 使い方
a. Go側でCの関数を定義して呼び出す
b. C側から定義済みGo関数を呼び出す
c. Go側からCの定義ずみ関数を呼び出す
4. コンパイル順序
5. まとめ
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© DMM
cgo packageのコンパイルの順序
1. CとGoの中間ファイル生成 (cgo)
2. Cコードのコンパイル
3. Goコードのコンパイル
26
package main
/*
#include
int myadd(int a, int b) {
return a + b;
}
*/
import "C"
import "fmt"
func main() {
// C の関数を呼び出す
c := C.myadd(1, 2)
fmt.Printf("[result] value = %d, type = %T", c, c)
}
go build -a \ # -a : 強制再ビルド
-x \ # -x : 出力内容を全表示
main.go > output.txt
対象のソースコード (既出)
ビルドコマンド
4. まとめる
5. リンク
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cgo packageのコンパイルの順序
1. CとGoの中間ファイル生成 (cgo)
2. Cコードのコンパイル
3. Goコードのコンパイル
27
package main
/*
#include
int myadd(int a, int b) {
return a + b;
}
*/
import "C"
import "fmt"
func main() {
// C の関数を呼び出す
c := C.myadd(1, 2)
fmt.Printf("[result] value = %d, type = %T", c, c)
}
go build -a \ # -a : 強制再ビルド
-x \ # -x : 出力内容を全表示
main.go > output.txt
対象のソースコード (既出)
ビルドコマンド
4. まとめる
5. リンク
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4. まとめる
5. リンク
cgo packageのコンパイルの順序
1. CとGoの中間ファイル生成 (cgo)
2. Cコードのコンパイル
3. Goコードのコンパイル
28
go build -a \ # -a : 強制再ビルド
-x \ # -x : 出力内容を全表示
main.go > output.txt
ビルドコマンド
package main
/*
#include
int myadd(int a, int b) {
return a + b;
}
*/
import "C"
import "fmt"
func main() {
// C の関数を呼び出す
c := C.myadd(1, 2)
fmt.Printf("[result] value = %d, type = %T", c, c)
}
対象のソースコード (既出)
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1. CとGoの中間ファイル生成(cgo)
cgoがmain.goに対して中間ファイルを生成する
29
…
TERM='dumb' CGO_LDFLAGS='' \
/opt/homebrew/Cellar/go/1.24.2/libexec/pkg/tool/darwin_arm64/cgo \
-objdir $WORK/b001 -importpath command-line-arguments "-ldflags=\"-O2\" \"-g\"" \
-- -I $WORK/b001/ -O2 -g ./main.go
…
- _cgo_export.c
GoからC言語側へエクスポートされる関数の実体や、GoとCの
間の関数呼び出しに必要なヘルパー関数
- _cgo_export.h
GoからC言語側へエクスポートされる関数や型のプロトタイプ
宣言
- _cgo_main.c
main() のエントリーポイントをまとめるCのコード
- main.cgo2.c
main.go の import "C" ブロック内に書かれたC関数
(myadd) の定義と、GoからそのC関数を呼び出すためのブ
リッジとなるC関数の実体
- _cgo_gotypes.go
C側で使うGo型を記述したGoファイル
- main.cgo1.go
main.go のC関数呼び出し部分 (C.myadd(1, 2))
を、_cgo_gotypes.go で定義されたラッパー関数
(_Cfunc_myadd) を使う形に変換した Goコード
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© DMM
2. Cコードのコンパイル
中間Cファイルと他のアセンブラ等からオブジェクトファイル (.o)を生成
30
// _cgo_export.c から _x001.o を生成
TERM='dumb' cc ... -o $WORK/b001/_x001.o -c _cgo_export.c
// main.cgo2.c から _x002.o を生成
TERM='dumb' cc ... -o $WORK/b001/_x002.o -c main.cgo2.c
// _cgo_main.c から _cgo_main.o を生成
TERM='dumb' cc ... -o $WORK/b001/_cgo_main.o -c _cgo_main.c
…
// gcc_arm64.S: ARM64アーキテクチャ固有のアセンブリコード
TERM='dumb' cc -I . ... -o $WORK/b056/_x010.o -c gcc_arm64.S // Appendix
_x0NN.o
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3. Goコードのコンパイル
31
中間Goファイルをアーカイブファイル (_pkg_.a)にまとめる
// ログ抜粋 (.goのコンパイル )
/opt/homebrew/Cellar/go/1.24.2/libexec/pkg/tool/darwin_arm64/compile \
-o $WORK/b001/_pkg_.a \
-trimpath "$WORK/b001=>" \
-p main -lang=go1.24 \
-buildid mt8PWloQVyET0ZBQuKBs /mt8PWloQVyET0ZBQuKBs \
-goversion go1.24.2 \
-c=4 -shared -nolocalimports \
-importcfg $WORK/b001/importcfg \
-pack $WORK/b001/_cgo_gotypes.go $WORK/b001/main.cgo1.go $WORK/b001/_cgo_import.go
_pkg_.a
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3. Goコードのコンパイル
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中間Goファイルをアーカイブファイル (_pkg_.a)にまとめる
// ログ抜粋 (.goのコンパイル )
/opt/homebrew/Cellar/go/1.24.2/libexec/pkg/tool/darwin_arm64/compile \
-o $WORK/b001/_pkg_.a \
-trimpath "$WORK/b001=>" \
-p main -lang=go1.24 \
-buildid mt8PWloQVyET0ZBQuKBs /mt8PWloQVyET0ZBQuKBs \
-goversion go1.24.2 \
-c=4 -shared -nolocalimports \
-importcfg $WORK/b001/importcfg \
-pack $WORK/b001/_cgo_gotypes.go $WORK/b001/main.cgo1.go $WORK/b001/_cgo_import.go
_pkg_.a
中間生成ファイル
生成する静的アーカイブファイル
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4. まとめる
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アーカイブファイル (.a: Go由来)にオブジェクトファイル (.o: C由来)をまと
める
// ログ抜粋 (オブジェクトファイルのアーカイブへの追加 )
/opt/homebrew/Cellar/go/1.24.2/libexec/pkg/tool/darwin_arm64/pack r \
$WORK/b056/_pkg_.a \
$WORK/b056/_x001.o \
$WORK/b056/_x002.o \
…
$WORK/b056/_x010.o
_x0NN.o
_pkg_.a
中間生成物(Go)から生成した静的アーカイブファイル
中間生成物(C)から生成したオブジェクトファイル
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5. リンク
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まとめた_pkg_.aをGoのリンカと Cのリンカでリンク
GOROOT='/opt/homebrew/Cellar/go/1.24.2/libexec' \
/opt/homebrew/Cellar/go/1.24.2/libexec/pkg/tool/darwin_arm64/link \
-o $WORK/b001/exe/a.out \
-importcfg $WORK/b001/importcfg.link \
-buildmode=pie \
-buildid=UhZEhrBWBaa_sTRe6ewo/mt8PWloQVyET0ZBQuKBs/u8r6iV97MhPiAOxJs9eq/UhZEhrBWBaa_sTRe6ewo \
-extld=cc \
$WORK/b001/_pkg_.a
_pkg_.a
a.out
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5. リンク
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まとめた_pkg_.aをGoのリンカと Cのリンカでリンク
GOROOT='/opt/homebrew/Cellar/go/1.24.2/libexec' \
/opt/homebrew/Cellar/go/1.24.2/libexec/pkg/tool/darwin_arm64/link \
-o $WORK/b001/exe/a.out \
-importcfg $WORK/b001/importcfg.link \
-buildmode=pie \
-buildid=UhZEhrBWBaa_sTRe6ewo/mt8PWloQVyET0ZBQuKBs/u8r6iV97MhPiAOxJs9eq/UhZEhrBWBaa_sTRe6ewo \
-extld=cc \
$WORK/b001/_pkg_.a
_pkg_.a
a.out
出力する実行ファイル
4まででまとめた_pkg_.a
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cgo packageのコンパイルの順序
1. CとGoの中間ファイル生成 (cgo)
2. Cコードのコンパイル
3. Goコードのコンパイル
4. まとめる
5. リンク
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- _cgo_export.c
- _cgo_export.h
- _cgo_main.c
- main.cgo2.c
- _cgo_gotypes.go
- main.cgo1.go
_x0NN.o
_pkg_.a
_x0NN.o
_pkg_.a
_pkg_.a
a.out
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GoのパッケージをCから使う場合
Go ⇒ .so(共通ライブラリファイル)
共通ライブラリファイルをCと連携
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cgoでコンパイルする場合
C ⇒ .o(オブジェクトファイル)
, Go ⇒ .a(静的ライブラリファイル)
.oと.aを連携させて実行ファイルを生成していた
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GoのパッケージをCから使う場合も
cgoでコンパイルする場合も
最終的にはオブジェクトファイルや
ライブラリファイルを介して連携している
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まとめ
- cgo パッケージの仕組みについて調べた
- オブジェクトファイルや静的ライブラリを介して『2言語のコードをまとめた実行ファ
イル』を作っていた
- まだまだ深掘りしたい点が出てくる面白いパッケージ
- この他の深掘りポイント
- ランタイム問題
- メモリ管理とGCの動き
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補足資料
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Cコードのコンパイル[8]
1. cgo フェーズ
cgo ツールが走って、 GoコードとCコードを橋渡しするための中間ファイルを生成する。
主に以下のファイルがこの段階で作られる：
_cgo_export.h: Go側の関数を Cから呼び出すためのヘッダ ファイル
_cgo_gotypes.go: C側で使う Go型を記述した Goファイル
_cgo_main.c: main() のエントリーポイントをまとめる プロトタイプ宣言が列挙された Cのコード
main.cgo1.go, main.cgo2.c: CとGoの相互呼び出しに必要なコード
2. Cコードのコンパイル
.c ファイル（例：main.cgo2.c, _cgo_main.c）がコンパイルされて .o（オブジェクトファイル）になる。
例：main.cgo2.c → _x001.o, _cgo_main.c → _cgo_main.o
3. Goコードのコンパイル
main.go や main.cgo1.go が .a ライブラリ（静的アーカイブ）にコンパイルされる。
例：_pkg_.a
4. リンク
全ての .o ファイルと .a ファイルをまとめてリンクして、最終的な実行ファイル（例： exe）ができる。
5. ./mainへ
exe/a.outをあたかもgoがビルドした./mainかのように移動させる
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TERM='dumb' cc -I . ... -o $WORK/b056/_x003.o -c gcc_context.c
TERM='dumb' cc -I . ... -o $WORK/b056/_x004.o -c gcc_darwin_arm64.c
TERM='dumb' cc -I . ... -o $WORK/b056/_x005.o -c gcc_libinit.c
TERM='dumb' cc -I . ... -o $WORK/b056/_x006.o -c gcc_setenv.c
TERM='dumb' cc -I . ... -o $WORK/b056/_x007.o -c gcc_stack_darwin.c
TERM='dumb' cc -I . ... -o $WORK/b056/_x008.o -c gcc_traceback.c
TERM='dumb' cc -I . ... -o $WORK/b056/_x009.o -c gcc_util.c
TERM='dumb' cc -I . ... -o $WORK/b056/_x010.o -c gcc_arm64.S
gcc_context.c: スレッドやゴルーチンのコンテキスト（状態）の切り替えに関連する処理
gcc_darwin_arm64.c: macOS (darwin) の ARM64 環境固有の処理
gcc_libinit.c: Cライブラリ側の初期化に関連する処理
gcc_setenv.c: 環境変数の設定に関連する処理
gcc_stack_darwin.c: C言語側のスタック管理に関連する処理 (macOS固有)
gcc_traceback.c: C言語関数呼び出しを含むスタックトレース（エラー発生時の呼び出し履歴）の取得に関連する処理
gcc_util.c: その他のユーティリティ関数
gcc_arm64.S: ARM64アーキテクチャ固有のアセンブリコード
[11] https://go.dev/src/runtime/cgo/
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.a, .o, .so, .Sの違い
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- .o = オブジェクトファイル
単一のソースコードファイルから生成される機械コードとリンク用の関数名や変数名を含むファイル
- .a = アーカイブファイル
一つ以上のオブジェクトファイル (.o)をまとめたファイル、中身は.oと同様にリンク用の変数名や機械語を含
む
- .so = 共有オブジェクト
プログラムの実行時にメモリに読み込まれ、複数のプログラムから共有して利用されることを目的とするファ
イル
- .S = アセンブリ
コンピュータのCPUが直接理解できる機械語に近い、低レベルな命令. gcc_arm64.Sは条件コンパイルにプリ
プロセッサが必要なので大文字(#if define) [8][9]
[8] file "gcc_arm64.S"
[9] 玄箱PRO、Linux ZaurusでARMアセンブリプログラミング
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a.outはGoの実行ファイルじゃなくない？
- 実は裏でa.outをmainに変換している
- あたかも通常のビルドかのように見せている
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a.out
mv $WORK/b001/exe/a.out main
rm -rf $WORK/b001/
main
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cgo packageのコンパイルの順序列挙
1. cgo フェーズ
cgo ツールが走って、 GoコードとCコードを橋渡しするための中間ファイルを生成する。
主に以下のファイルがこの段階で作られる：
_cgo_export.h: Go側の関数をCから呼び出すためのヘッダファイル。
_cgo_gotypes.go: C側で使うGo型を記述したGoファイル。
_cgo_main.c: main() のエントリーポイントをまとめる Cのコード。
main.cgo1.go, main.cgo2.c: CとGoの相互呼び出しに必要なコード。
2. Cコードのコンパイル
.c ファイル（例：main.cgo2.c, _cgo_main.c）がコンパイルされて .o（オブジェクトファイル）になる。
例：main.cgo2.c → _x001.o, _cgo_main.c → _cgo_main.o
3. Goコードのコンパイル
main.go や main.cgo1.go が .a ライブラリ（静的アーカイブ）にコンパイルされる。
例：_pkg_.a
4. リンク
全ての .o ファイルと .a ファイルをまとめてリンクして、最終的な実行ファイル（例： exe）ができる。
5. ./mainへ
exe/a.outをあたかもgoがビルドした./mainかのように移動させる
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