我最喜欢的 Go 构建选项-我最喜欢的设计

学习一门新的编程语言最令人欣慰的部分之一，就是最终运行了一个可执行文件，并获得预期的输出。当我开始学习 Go 这门编程语言时，我先是阅读一些示例程序来熟悉语法，然后是尝试写一些小的测试程序。随着时间的推移，这种方法帮助我熟悉了编译和构建程序的过程。

Go 的构建选项提供了更好地控制构建过程的方法。它们还可以提供额外的信息，帮助把这个过程分成更小的部分。在这篇文章中，我将演示我所使用的一些选项。注意：我使用的“构建build”和“编译compile”这两个词是同一个意思。

开始使用 Go

我使用的 Go 版本是 1.16.7。但是，这里给出的命令应该也能在最新的版本上运行。如果你没有安装 Go，你可以从 Go 官网上下载它，并按照说明进行安装。你可以通过打开一个命令提示符，并键入下面的命令来验证你所安装的版本：

$ go version

你应该会得到类似下面这样的输出，具体取决于你安装的版本：

go version go1.16.7 linux/amd64

基本的 Go 程序的编译和执行方法

我将从一个在屏幕上简单打印 “Hello World” 的 Go 程序示例开始，就像下面这样：

$ cat hello.go
package main

import "fmt"

func main() {
    fmt.Println("Hello World")
}

在讨论更高级的选项之前，我将解释如何编译这个 Go 示例程序。我使用了 build 命令，后面跟着 Go 程序的源文件名，本例中是 hello.go，就像下面这样：

$ go build hello.go

如果一切工作正常，你应该看到在你的当前目录下创建了一个名为 hello 的可执行文件。你可以通过使用 file 命令验证它是 ELF 二进制可执行格式（在 Linux 平台上）。你也可以直接执行它，你会看到它输出 “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 提供了一个方便的 run 命令，以便你只是想看看程序是否能正常工作，并获得预期的输出，而不想生成一个最终的二进制文件。请记住，即使你在当前目录中没有看到可执行文件，Go 仍然会在某个地方编译并生成可执行文件并运行它，然后把它从系统中删除。我将在本文后面的章节中解释。

$ go run hello.go
Hello World

$ ls
hello.go

模仿编译而不产生可执行文件

假设你不想编译程序并产生一个实际的二进制文件，但你确实想看到这个过程中的所有步骤。你可以通过使用 -n 这个构建选项来做到这一点，该选项会打印出通常的执行步骤，而不会实际创建二进制文件。

$ go build -n hello.go

保存临时目录

很多工作都发生在 /tmp 工作目录中，一旦可执行文件被创建和运行，它就会被删除。但是如果你想看看哪些文件是在编译过程中创建的呢？Go 提供了一个 -work 选项，它可以在编译程序时使用。-work 选项除了运行程序外，还打印了工作目录的路径，但它并不会在这之后删除工作目录，所以你可以切换到该目录，检查在编译过程中创建的所有文件。

$ 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

其他编译选项

如果说，你想手动编译程序，而不是使用 Go 的 build 和 run 这两个方便的命令，最后得到一个可以直接由你的操作系统（这里指 Linux）运行的可执行文件。那么，你该怎么做呢？这个过程可以分为两部分：编译和链接。你可以使用 tool 选项来看看它是如何工作的。

首先，使用 tool compile 命令产生结果的 ar 归档文件，它包含了 .o 中间文件。接下来，对这个 hello.o 文件执行 tool link 命令，产生最终的可执行文件，然后你就可以运行它了。

$ 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

如果你想进一步查看基于 hello.o 文件产生可执行文件的链接过程，你可以使用 -v 选项，它会搜索每个 Go 可执行文件中包含的 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

交叉编译选项

现在我已经解释了 Go 程序的编译过程，接下来，我将演示 Go 如何通过在实际的 build 命令之前提供 GOOS 和 GOARCH 这两个环境变量，来允许你构建针对不同硬件架构和操作系统的可执行文件。

这有什么用呢？举个例子，你会发现为 ARM（arch64）架构制作的可执行文件不能在英特尔（x86_64）架构上运行，而且会产生一个 Exec 格式错误。

下面的这些选项使得生成跨平台的二进制文件变得小菜一碟：

$ 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

你可以阅读我之前的博文，以更多了解我在使用 Go 进行交叉编译方面的经验。

查看底层汇编指令

源代码并不会直接转换为可执行文件，尽管它生成了一种中间汇编格式，然后最终被组装为可执行文件。在 Go 中，这被映射为一种中间汇编格式，而不是底层硬件汇编指令。

要查看这个中间汇编格式，请在使用 build 命令时，提供 -gcflags 选项，后面跟着 -S。这个命令将会显示使用到的汇编指令：

$ 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 选项，来查看已经编译好的可执行程序的汇编指令，就像下面这样：

$ 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 >>

分离二进制文件以减少其大小

Go 的二进制文件通常比较大。例如, 一个简单的 “Hello World” 程序将会产生一个 1.9M 大小的二进制文件。

$ 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
$

为了减少生成的二进制文件的大小，你可以分离执行过程中不需要的信息。使用 -ldflags 和 -s -w 选项可以使生成的二进制文件略微变小为 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
$

总结

我希望这篇文章向你介绍了一些方便的 Go 编译选项，同时帮助了你更好地理解 Go 编译过程。关于构建过程的其他信息和其他有趣的选项，请参考 Go 命令帮助：

$ go help build

题图由 Ashraf Chemban 在 Pixabay 上发布。

我最喜欢的 Go 构建选项