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go和其它语言互调要考虑如下几个核心问题

• 线程与栈：
  • Go自己的函数使用的是goroutine，并使用特殊的栈（运行时可能会扩张）
  • C语言使用的是线程，并使用普通线程栈来运行，幸运的是m中的g0使用的就是这个栈。
• 系统调用处理
  • Go运行时为了保证始终是GOMAXPROCS个P在运行，
    • 会在系统调用之前先调用runtime.entersyscall，会将P的M剥离并将它设置为PSyscall。告知系统此时其它的P有机会运行。
    • 会在系统调用之后再runtime.exitsyscall，会查看当前仍然有可用的P，则让它继续运行，否则这个goroutine就要被挂起了
  • 为了不让cgo代码影响Go的调度，Go运行时将C函数像处理系统调用一样隔离开来，要使用entersyscall、exitsyscall。
• 垃圾回收
  • Go语言中存在GC
  • C语言中没有GC，需要依赖开发手动释放
• 函数调用约定：调用约定规定了参数是使用寄存器，还是栈，入栈的话是从右往左，还是从左往右，堆栈是由被调用者清理，还是调用者清理
• 内存模型

Go语言的实现中，包括如下两个关键点

• CGO桩代码生成
  • 负责C类型和Go类型之间的转换
  • 命名空间处理以及特殊的调用方式处理
• 运行时支持
  • 负责处理好C的运行环境，类似于给C代码一个非分段的栈空间并让它脱离与调度系统的交互
  • go调用c的核心函数是runtime.cgocall
  • c调用go的核心函数是runtime.crosscall2

调用约定

C 语言 x86架构 常用的三种调用约定：

• cdecl，入参从右往左依次入栈，由调用者清理堆栈
• stdcall，入参从右往左依次入栈，由被调自己清理堆栈
• fastcall，使用 ecx、edx 传递前两个参数，剩下的参数从右向左依次入栈，且由被调自己清理堆栈

C语言x86_64架构中

• 函数前 6 个参数通过寄存器 rdi、rsi、rdx、rcx、r8、r9 传递，超出的参数从右向左依次入栈
• 调用方清理栈

Go1.16调用约定

• 栈底到栈顶先储存返回参数，然后储存输入参数，
• 压栈顺序按参数顺序从右到左。
• main 函数分配的栈内存由 main 函数自己销毁

Go1.17之后

• 使用 AX，BX，CX，DI，SI，R8，R9，R10，R11 传递前 9 个参数，剩余 2 个参数按从右到左的顺序依次压栈
• 主调负责释放参数占用的栈空间

Go中使用的C编译器其实是plan9的C编译器,和gcc等会有一些区别。

内存管理

例如Golang采用垃圾回收机制，C语言采用手动释放内存机制。

内存模型

如果在 CGO 处理的跨语言函数调用时涉及到了指针的传递，则可能会出现 Go 语言和 C 语言共享某一段内存的场景

• 在C语言中，只要没有显示释放，内存默认是一直可用的
• 但在go语言中，可能会出现因为函数栈的动态伸缩而导致内存地址变化

在Go语言访问C中内存的时候，一般不存在问题。但在C访问Go内存的时候，可能会出现因为Go内存的动态伸缩而导致访问不安全。

对于C临时访问传入的Go内存 1、避免指针传递，全部使用值传递。不过会带来一些额外的性能开销。 2、CGO 规定在调用的 C 语言函数返回前，cgo 保证传入的 Go 语言内存在此期间不会发生移动。 但需要开发者注意：

• 保证在取得 Go 内存后需要马上传入 C 语言函数。因为在调用CGO之前还是可能变化的
• 在需要长时间运行的 C 语言函数需要谨慎处理参数，因为运行期间协程栈无法扩缩

如果C需要长期访问某个对象，可以以将 Go 语言内存对象在 Go 语言空间映射为一个 int 类型的 id，然后通过此 id 来间接访问和控制 Go 语言对象。 这样对象发生移动后，仍然可以通过id找到对应的值，而不会出现非法访问。

Go 语言的 new 函数分配，是由 Go 语言运行时统一管理的内存。所以默认 cgocheck 为1，检查go导出的C函数中不能返回 Go 内存。 如果需要可以将该选项调整成2或者0。

Go使用C语言的方式

• 直接使用C语言的源代码
• 使用C语言编译出来的静态链接库
• 使用C语言编译出来的动态链接库

参考

• C++/Go 调用约定
• CGO静态库和动态库