Go 如何實現啟動參數的加載
剛學 Go 的同學一定思考過 Go 程序的啟動過程，關于這個問題可以看饒大的文章 Go 程序是怎樣跑起來的。今天我們將問題縮小，來學習 Go 程序是怎么加載啟動參數，以及如何進行參數解析。
C 參數解析
學習過 C 語言的童鞋，一定對 argc 和 argv 不會陌生。
C 程序總是從主函數 main 開始執行的，而在帶參數的主函數中，依照慣例，會使用 argc 和 argv 的命名作為主函數參數。
其中，argc (argument count)代表的是命令行參數個數，argv(argument value) 是用來存放指向參數的指針數組。
- #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;
- }
編譯執行以上 C 代碼，得到輸出如下
- $ gcc c_main.c -o main
- $ ./main foo bar sss ddd
- argc = 5
- argv[0] = ./main, argv[1] = foo, argv[2] = bar
那在 Go 語言中，又該如何獲取命令行參數呢?
os.Args 加載
同 C 一樣，Go 程序也是從 main 主函數開始(用戶層)執行，但主函數中并沒有定義 argc 和 argv。
我們可以通過 os.Args 函數，獲取命令行參數。
- package main
- import (
- "fmt"
- "os"
- )
- func main() {
- for i, v := range os.Args {
- fmt.Printf("arg[%d]: %v\n", i, v)
- }
- }
編譯執行 Go 函數
- $ go build main.go
- $ ./main foo bar sss ddd
- arg[0]: ./main
- arg[1]: foo
- arg[2]: bar
- arg[3]: sss
- arg[4]: ddd
同 C 一樣，第一個參數也是代表可執行文件。
加載實現
下文我們需要展示一些 Go 匯編代碼，為了方便讀者理解，先通過兩圖了解 Go 匯編語言對 CPU 的重新抽象。
X86/AMD64 架構
Go 偽寄存器
Go匯編為了簡化匯編代碼的編寫，引入了 PC、FP、SP、SB 四個偽寄存器。
四個偽寄存器加上其它的通用寄存器就是 Go 匯編語言對 CPU 的重新抽象。當然，該抽象的結構也適用于其它非 X86 類型的體系結構。
回到正題，命令行參數的解析過程是程序啟動中的一部分內容。
以 linux amd64 系統為例，Go 程序的執行入口位于runtime/rt0_linux_amd64.s。
- TEXT _rt0_amd64_linux(SB),NOSPLIT,$-8
- JMP _rt0_amd64(SB)
_rt0_amd64函數實現于 runtime/asm_amd64.s
- TEXT _rt0_amd64(SB),NOSPLIT,$-8
- MOVQ 0(SP), DI // argc
- LEAQ 8(SP), SI // argv
- JMP runtime·rt0_go(SB)
看到 argc 和 argv 的身影了嗎?在這里，它們從棧內存分別被加載到了 DI、SI 寄存器。
rt0_go函數完成了 runtime 的所有初始化工作，但我們這里僅關注 argc 和 argv 的處理過程。
- 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)
- ...
經過一系列操作之后，argc 和 argv 又被折騰回了棧內存 0(SP)和 8(SP) 中。
args 函數位于runtime/runtime1.go中
- var (
- argc int32
- argv **byte
- )
- func args(c int32, v **byte) {
- argc = c
- argv = v
- sysargs(c, v)
- }
在這里，argc 和 argv 分別被保存至變量runtime.argc和runtime.argv。
在rt0_go函數中調用執行完args函數后，還會執行schedinit。
- func schedinit() {
- ...
- goargs()
- ...
goargs實現于runtime/runtime1.go
- 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))
- }
- }
該函數的目的是，將指向棧內存的命令行參數字符串指針，封裝成 Go 的 string類型，最終保存于runtime.argslice。
這里有個知識點，Go 是如何將 C 字符串封裝成 Go string 類型的呢?答案就在以下代碼。
- 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)
- }
此時，Go 已經將 argc 和 argv 的信息保存至runtime.argslice中，那聰明的你一定能猜到os.Args方法就是讀取的該slice。
在os/proc.go中，是它的實現
- 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runtime_args方法的實現是位于 runtime/runtime.go中的os_runtime_args函數
- //go:linkname os_runtime_args os.runtime_args
- func os_runtime_args() []string { return append([]string{}, argslice...) }
在這里實現了runtime.argslice的拷貝。至此，os.Args方法最終成功加載了命令行參數 argv 信息。
總結
本文我們介紹了 Go 可以利用os.Args解析程序啟動時的命令行參數，并學習了它的實現過程。
在加載實現的源碼學習中，我們發現如果從一個點出發，去追溯它的實現原理，這個過程并不復雜，希望童鞋們不要懼怕研究源碼。
os.Args方法將命令行參數存儲在字符串切片中，通過遍歷即可提取它們。但在實際開發中我們一般不會直接使用os.Args方法，因為 Go 為我們提供了一個更好用的 flag 包。但鑒于篇幅原因，該部分的內容以后再寫了。
參考
go語言高級編程--------匯編語言部分學習筆記：https://blog.csdn.net/cyq6239075/article/details/106480140
Go 程序是怎樣跑起來的：https://mp.weixin.qq.com/s/Rewl0DKnq6CY53m5D3G2qw
