【Golang源码分析】Golang如何实现自举 - dist介绍（二）

前言

根据《Golang如何实现自举（一）》的相关引导，知道了go1.3的go编译是需要go_bootstrap、然而生成go_bootstrap，需要dist工具进行生成。那么本期主要关注dist工具。

1.dist工具介绍

其实dist工具是属于go的一个引导工具，它负责构建C程序（如Go编译器）和go工具的初始引导副本。它也可以作为一个包罗万象用shell脚本替换以前完成的零工。通过“go tool dist”命令可以操作该工具。该工具不同系统下对应在pkg/tool/下的目录中。

<center>图1-1-1 dist工具介绍</center>

那么来看一下dist工作都有哪些操作，如图1-1-1。可以看出dist工作有6个操作，分别为打印安装信息，编译go_boostrap,清理编译文件，查看go env，安装拷贝go工具，查看go版本, 这几个操作。

通过对《【Golang源码分析】Golang如何实现自举（一）》的了解，知道dist是C源码所写。linux下是通过make.bash中gcc编译出来的，命令如下：

#gcc -O2 -Wall -Werror -ggdb -o cmd/dist/dist -Icmd/dist '-DGOROOT_FINAL="/mnt"' cmd/dist/buf.c cmd/dist/build.c cmd/dist/buildgc.c cmd/dist/buildruntime.c cmd/dist/goc2c.c cmd/dist/main.c cmd/dist/unix.c cmd/dist/windows.c

2.dist文件介绍

文档中说：Dist本身是用非常简单的C编写的。所有与C库的交互，甚至标准的C库也被限制在单个系统特定的文件中（plan9.c，unix.c，windows.c），以提高可移植性。需要的功能其他文件应通过可移植性层公开。职能在可移植层中以x前缀开头，否则使用与现有功能相同的名称，或与现有功能混淆。例如，xprintf是可移植的printf。

到目前为止，dist中最常见的数据类型是字符串和字符串。但是，dist使用了两个命名为而不是使用char 和char *数据结构Buf和Vec，它们拥有它们指向的所有数据。Buf操作是以b开头的函数；Vec操作是以v开头的函数。任何函数声明的基本形式堆栈上的Buf或Vecs应该是

void myfunc(void)
{
    Buf b1, b2;
    Vec v1;
    
    binit(&b1);
    binit(&b2);
    vinit(&v1);
    
    ... main code ...
    bprintf(&b1, "hello, world");
    vadd(&v1, bstr(&b1));  // v1 takes a copy of its argument
    bprintf(&b2, "another string");
    vadd(&v1, bstr(&b2));  // v1 now has two strings
    
    bfree(&b1);
    bfree(&b2);
    vfree(&v1);
}

binit / vinit调用准备要使用的缓冲区或向量，从而初始化 数据结构以及bfree / vfree调用释放它们仍在的任何内存坚持。使用这个习惯用法可以给我们提供词法范围的分配。

看完文档的一些基础介绍之后，可以来看看dist对应源码文件作用。

<center>图2-1-1 dist对应源码</center>

对应源码如图2-1-1所示，dist源码对应有8个c文件和2个头文件，那么来解析下各个c文件之间的用途。

• main.c 文件： 该文件为文件入口，不过属于伪文件入口。因为文件根据系统判断最终是通过unix.c或者是windows.c作为入口。
• unix.c 文件：unix/linux入口文件。
• windows.c 文件： windows入口文件。
• buf.c 文件：提供了对Buf和Vec的操作。
• build.c 文件：初始化对dist的任何调用，即运行dist时需要调用build.c中的函数执行初始化。
• buildgc.c 文件：构建cmd/gc时的辅助文件。
• buildruntime.c 文件：构建pkg/runtime时的辅助文件。
• goc2c.c 文件：将.goc文件转为.c文件。一个.goc文件是一个组合体：包含Go代码和C代码。注意：goc文件和cgo是不一样的。

3.dist源码分析

在研究源码前，可以先看一下go_boostrap是如何编译出来的。根据对《【Golang源码分析】Golang如何实现自举（一）》得知go_boostrap是通过如下命令编译：

#/mnt/pkg/tool/linux_amd64/dist boostrap -a -v

<center>图3-1-1 执行dist命令</center>

执行dist命令后，可以看出来编译boostrap时，相应编译来lib、cmd、pkg相应问题。接下来，通过gdb来了解dist编译boostrap的过程。

3.1调试带参数的dist

<center>图3-1-2 调试dist</center>

在调试dist过程中，最好使用src/cmd/dist/dist编译的dist文件。因为在执行dist boostrap之后会清理掉“/mnt/pkg/tool/linux_amd64/dist”中文件,编译时去掉“-O2”。使用gdb进行调试可以输入：

#gdb -c /mnt/src/cmd/dist/dist

进入终端后，再次输入：

(gdb)set args bootstrap -a -v

这样就可以调试带参数的dist如图3-1-2 所示。

3.2 解析dist的入口源码

在查看dist源码之前，首先来看一下dist/main.c源码，如下：

#include "a.h"

int vflag;
char *argv0;

// cmdtab records the available commands.
static struct {
    char *name;
    void (*f)(int, char**);
} cmdtab[] = {
    {"banner", cmdbanner},       //查看编译信息函数
    {"bootstrap", cmdbootstrap}, //bootstrap函数
    {"clean", cmdclean},  //清理cmd函数
    {"env", cmdenv},   //查看go env函数
    {"install", cmdinstall}, //安装cmd函数
    {"version", cmdversion}, //查看go 版本函数
};

// The OS-specific main calls into the portable code here.
void
xmain(int argc, char **argv)
{
    int i;

    if(argc <= 1)
        usage();
    
    //根据参数命令不同的函数
    for(i=0; i<nelem(cmdtab); i++) {
        if(streq(cmdtab[i].name, argv[1])) {
            cmdtab[i].f(argc-1, argv+1);
            return;
        }
    }

    xprintf("unknown command %s\n", argv[1]);
    usage();
}

根据源码可以得知,bootstrap会调用cmdbootstrap函数，而编译go_bootstrap其实也在cmdbootstrap函数中。

3.3 解析cmdbootstrap函数

接下来看一下对应cmdbootstrap函数的实现:

void
cmdbootstrap(int argc, char **argv)
{
    int i;
    Buf b;
    char *oldgoos, *oldgoarch, *oldgochar;

    binit(&b);

    ARGBEGIN{
    case 'a':  //接受-a参数,表示编译全部
        rebuildall = 1;
        break;
    case 'v':  //接受-v参数,打印安装信息
        vflag++;
        break;
    default:
        usage();
    }ARGEND

    if(argc > 0)
        usage();

    if(rebuildall)
        clean();   //清理安装内容信息
    goversion = findgoversion();
    setup();

    xsetenv("GOROOT", goroot);  //设置GOROOT环境变量
    xsetenv("GOROOT_FINAL", goroot_final); //设置GOROOT_FINAL环境变量

    // For the main bootstrap, building for host os/arch.
    oldgoos = goos;
    oldgoarch = goarch;
    oldgochar = gochar;
    goos = gohostos;
    goarch = gohostarch;
    gochar = gohostchar;
    xsetenv("GOARCH", goarch);
    xsetenv("GOOS", goos);

    for(i=0; i<nelem(buildorder); i++) {
        install(bprintf(&b, buildorder[i], gohostchar)); //编译并安装
        if(!streq(oldgochar, gohostchar) && xstrstr(buildorder[i], "%s"))
            install(bprintf(&b, buildorder[i], oldgochar)); //编译并安装
    }

    goos = oldgoos;
    goarch = oldgoarch;
    gochar = oldgochar;
    xsetenv("GOARCH", goarch);
    xsetenv("GOOS", goos);

    // Build pkg/runtime for actual goos/goarch too.
    if(!streq(goos, gohostos) || !streq(goarch, gohostarch))
        install("pkg/runtime"); 编译并安装runtime

    bfree(&b);
}

cmdbootstrap函数比较简单，主要是做了一些接受参数，清理安装内容，初始化环境变量等操作。其实比较关键的是install函数。

3.4 解析install函数过程

<center>图3-4-1 dist 编译过程</center>

是对编译参数的拼装，其实最终会调用runv函数进行编译,而runv函数又会根据不同的系统调用不同genrun函数。如果是unix/linux系列的会调用unix.c中的genrun，如果是windows会调用windows.c中的genrun,genrun函数中进行拼装参数后。会根据系统不同调用不同的执行函数。

<center>图3-4-2 调试go源码编译</center>

其实go源码编译会调用“/mnt/pkg/tool/linux_amd64/6g”，这个6g其实是不固定的文件。咱们可以来调试看看。

4. 调试6g

<center>图4-1 调试6g</center>

调试6g，下mian函数断点。可以清晰的看到使用来src/lib9/main.c中的main。这一块调用来Plan 9 C，然后plan9中又调用lex生成的源码做词法解析。

<center>图4-2 lex</center>

对应在src/cmd/gc/lex.c中，lex又结合来yacc做语法解析。最终生成对应的可执行文件。

总结

1. dist工具是属于go的一个引导工具。
2. go_boostrap是通过dist编译。
3. dist工具可以编译c和go两种。
4. go1.3是采用Plan 9对go进行编译。
5. genrun函数中拼装编译参数，会根据系统不同调用不同的执行函数。