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盡管這種選擇帶有一定的主觀性，但Go確實是一種非常高效的嵌入式開發(fā)語言，尤其是涉及到網絡編程時。網絡編程在某些時候是遍布每個連接的設備或應用程序的。Go語言由Google創(chuàng)建，起初是為了滿足Google開發(fā)人員的需求，用于面對其生態(tài)系統(tǒng)中爆炸式增長的復雜性。因此，GO語言自面世就遵循了高效編譯、高效執(zhí)行和易于編程這三個原則，這是它較之其他主流語言的優(yōu)勢。
但是，需要強調的是，Go并不能被視為C語言的替代品。很多時候C語言仍是無可替代的，例如實時操作系統(tǒng)和設備驅動程序的開發(fā)。
嵌入式開發(fā)的嚴格要求
建立架構后，Mender產品工程團隊開始評估哪種語言最適合開發(fā) Mender應用程序。該系統(tǒng)由兩部分組成：一是在嵌入式設備上運行的客戶端，二是連接各客戶端的中心服務器。因此，對該語言有以下幾個要求：
- 客戶端應用程序運行于嵌入式設備之上，要求編譯的二進制文件盡可能地小；
- 能夠與Linux的嵌入式發(fā)行版本Yocto兼容。
- 客戶端要易于安裝，不需要依賴外部項和庫。
- 由于需要在不同的設備上運行，故該語言須具備跨體系結構編譯能力。
- Mender客戶端應用程序運行的設備會是IoT或網絡設備，因此該語言需要具備訪問網絡庫能力。
此外還有一些非功能性要求：
- 此語言能被部門大多數程序員理解掌握；
- 盡可能無難度地實現與現有的C語言編寫的應用程序之間共享和重用已有代碼，客戶端和服務器應用程序之間亦可重用代碼。
- 還要考慮開發(fā)速度——團隊時刻面臨著快速添加新功能的需求和壓力。
Go、C 和 C++的比較如圖 1 所示。Go之所以被選擇，主要是由于它支持緩沖區(qū)溢出保護、自動內存管理、使用標準數據容器，以及對JSON、HTTP和SSL/TLS庫的集成支持。
圖 1：Go、C 和 C++的功能表比較
評估團隊使用Yocto創(chuàng)建一個完善的定制Linux映像，比較了原始的映像體積較之具有網絡堆棧的映像體積，以及最終應用程序寫入映像的方式。在這一評估過程中，Go是可以與C，C++和C++ / Qt相媲美的。由于Go應用程序可以靜態(tài)編譯為單個二進制文件，因此它并不需要任何額外的虛擬環(huán)境（比如Java除了二進制文件之外還需要虛擬機），Go代碼在設備上運行也不需要依賴其他項。
圖 2：Go 與其他編程語言進行比較
比較GO和C
選中Go語言進行開發(fā)，還源于它極其豐富的標準庫。這一優(yōu)勢有助于開發(fā)進程的加快，特別是與C語言相比。Go語言從C、C++和Python繼承了許多元素，包括表達式語句，控制流語句，數據結構，接口，指針，引用傳遞概念，參數解析語法，字符串處理和垃圾回收機制。憑借其優(yōu)化的編譯器，Go 可在嵌入式設備上實現代碼本地運行。
當然，Go語言不可避免的會有一些缺點，后面也將提及。但瑕不掩瑜，這并不影響Go語言明顯的優(yōu)勢，比如在開發(fā)速度和語言構建方面的便利性。這些對于評估團隊的選擇也有所影響，下面逐一來看。
Go和C代碼體積比較
在代碼體積方面，Go不如C輕便，這是它為數不多的缺點之一。以最簡單的應用程序“hello world”為例，在Go使用內置printIn函數編寫，去除調試符號后，它的大小為剛剛超過600KB（代碼段1）。如果將fmt包及其依賴項包括在內，則大小將增至 1.5 MB（代碼段 2）。
與之相比較，使用C語言的話，如果是構建一個動態(tài)鏈接庫，則它的大小只有8KB。但如果使用靜態(tài)鏈接庫，則大小將增加到800 KB以上，比較令人意外的是它比Go二進制文件（代碼段3）還要大。
代碼段1：最基本的 Go語言 “hello world” 代碼：
package main
func main() {
println("hello world")
}
$ go build
> 938K
$ go build -ldflags ‘-s -w’
> 682K
$ go build & strip
> 623K
代碼段2：標準的Go語言“hello world” 代碼：
package main
import "fmt"
func main() {
fmt.Println("hello world")
}
$ go build
> 1,5M
代碼段3：C語言“hello world” 代碼：
#include
int main(void)
{
printf("hello world\n");
return 0;
}
$ gcc main.c
> 8,5K
$ ldd a.out
> linux-vdso.so.1
> libc.so.6
> /lib64/ld-linux-x86-64.so.2
$ gcc -static main.c
> 892K
$ gcc -static main.c & strip
> 821K
Go與C的運行速度比較
編譯后的Go代碼運行起來通常會比C語言的可執(zhí)行文件慢。Go是具備完全垃圾收集機制的，生來就影響了運行速度。使用C語言時可以精確地指定為變量分配的內存的位置，可以具體到該變量是在棧上還是在堆上；而使用Go時，編譯器會自動處理將變量分配在何處。程序員可以看到變量的分配位置 （go build -gcflags -m），但不能強制編譯器僅使用摸個位置比如棧。
但是，速度不是僅限于上述，還要考慮到編譯速度和開發(fā)速度。Go提供了極快的編譯速度。比如，15，000行代碼Go客戶端僅需1.4秒就能編譯完畢。并且，Go是為并發(fā)執(zhí)行（goroutines和channels）而設計的，前面闡述過的豐富的標準庫能夠涵蓋大部分基本需求，因此有利于程序員開發(fā)速度加快。
編譯和交叉編譯
有兩種編譯器可供程序員選擇使用：原始編譯器叫做gc ,默認安裝程序自帶，由Google編寫和維護。第二種叫做gccgo,是GCC的前端。gccgo使用起來編譯速度極快，大型模塊通常幾秒鐘就可以編譯完畢。如前所述，Go默認是以靜態(tài)庫編譯，這樣就可以無需額外依賴項或虛擬機創(chuàng)建單個二進制文件?？梢允褂?linkshared標志創(chuàng)建和使用共享庫。通常，Go不需要構建文件，如需構建則可通過使用簡單的“go build”命令執(zhí)行，高級復雜的構建可以使用Makefile。這里是在Mender使用的Makefile。
除此之外，Go在交叉編譯方面支持眾多操作系統(tǒng)和架構。圖 3 示例了 Go 支持的各種操作系統(tǒng)和平臺。
圖3 Go 支持的各種操作系統(tǒng)和平臺
在 Go 中調試和測試
許多開發(fā)人員使用GDB監(jiān)視程序執(zhí)行情況。對于高并發(fā)Go應用程序，使用GDB調試時會出現一些問題。萬幸的是，一個名為 Delve 的專用Go調試器是可以完美使用的，確保了即使是只會使用GDB的開發(fā)人員大多數情形下也能輕松調試。
Go代碼中添加測試和單元測試十分簡單，測試是內置在Go語言中的——只需創(chuàng)建一個帶有“test”后綴的文件，為函數添加測試前綴，導入測試包，然后運行“go test”。所有測試就將自動從源中獲取并相應執(zhí)行。
并發(fā)支持
Go語言對并發(fā)支持特別友好。它有兩個內置調度機制：goroutines和channels。goroutines是輕量級線程，僅僅2 kB。創(chuàng)建非常容易：只需要在函數前面添加“go”關鍵字，它就會同時執(zhí)行。Go有自己的內部調度器，可以根據需要將goroutines多路復用到OS線程中。channels是用于在 goroutine 之間交換消息的“管道”，可以是阻塞的，也可以是通行的。
靜態(tài)和動態(tài)庫：Go語言中的的 C 代碼
Go有許多鮮為人知的功能，允許程序員使用特殊標志將指令發(fā)送給編譯器、連接器和工具鏈的其他部分。其中包括-buildmode和-linkshared標志，二者皆可用于為Go和C代碼段創(chuàng)建并使用靜態(tài)和動態(tài)庫。通過特定標志的組合，程序員可以使用生成的C語言頭文件創(chuàng)建靜態(tài)或動態(tài)庫，這些頭文件以后可由C代碼調用。
是的，沒錯！使用Go，可以調用C代碼并擁有兩全其美的功能。Go發(fā)行版包含一個工具名為cgo，可以執(zhí)行C代碼，這使得重用程序員自己的或系統(tǒng)的C庫成為可能。實際上，Cgo以及C系統(tǒng)庫的間接引用是十分常見的。某些情況下，標準C庫例程就是由Go語言構造語法本身從Go實例中選取。
例如，在Unix系統(tǒng)上使用網絡包時，很有可能會選擇基于cgo的解析器。它會調用C庫例程 （ getaddrinfo和 getnameinfo）來解析無法使用本機Go解析器的名稱（例如在 OS X上直接 DNS 調用被禁用時）；另一種常見情況則是使用系統(tǒng)/用戶程序包時。如果想跳過構建cgo部件，程序員可以通過osusergo和netgo標記 （go build -tags osusergo,netgo）或使用CGO_ENABLED=0變量完全禁用 cgo。
將C和Go混合在一起時，還需要注意一些比較棘手的事情。由于Go是有垃圾回收機制的而 C不是，所以如果在Go代碼中使用了任何分配在C代碼堆棧上的C變量，都必須在 Go 中聲明釋放。
通過使用接口生成工具（SWIG）來實現，C++也可以在Go代碼中使用。SWIGC能夠將Go與C++以及Python等語言融合在一起。
Go的優(yōu)點大于缺陷
從以往的經驗可以得出Go既有優(yōu)點也有缺陷。就負面因素來講，社區(qū)中有很多外部庫，但良莠不齊，需要非常小心辨別使用。隨著Go語言的成熟和廣泛采用，這種情況正在迅速改善。
此外，當Go代碼中存在一些C綁定時，事情通常會變得更為復雜，尤其是交叉編譯，如果不導入整個C交叉編譯基礎結構，就難以完成。
總體而言，使用Go進行嵌入式開發(fā)還是有很多優(yōu)點的。從C或Python（或二者兼有）過渡到Go并在短期內使用是快速簡單而可行的。Go語言提供了非常優(yōu)秀的工具和一個包含100多個軟件包的標準庫。程序員可以輕松控制和設置運行參數，例如，要使用的操作系統(tǒng)線程數（GOMAXPROCS），打開或關閉垃圾回收 （GOGC=off）等。庫以及代碼可以在服務器和客戶端開發(fā)團隊之間輕松共享，就像文中提及的實例那樣。
這樣說可能會引起爭論，但一致的編碼標準事實上加快了開發(fā)速度。無論程序員要檢查的代碼是什么，它看起來是一致的。無需耗費時間在思考使用哪種編碼標準上。
工程師們開發(fā)了一些嵌入式Go應用程序的演示，可以應用在新興設備上（例如Beaglebone Black或Raspberry Pi）：其中一個名為“恒溫器”，基于Beaglebone硬件，使用紅外距離、溫度和濕度傳感器，并可以通過 Web界面讀取所有傳感器讀數；還有一個是基于PRi的機器人汽車，帶有攝像頭，可以通過Web界面進行控制。喜歡就去享受吧！
譯者介紹
張哲剛，社區(qū)編輯，系統(tǒng)運維工程師，國內較早一批硬件評測及互聯(lián)網從業(yè)者，曾入職阿里巴巴。十余年IT項目管理經驗，具備復合知識技能，曾參與多個網站架構設計、電子政務系統(tǒng)開發(fā)，主導過某地市級招生考試管理平臺運維工作。
原文標題：??Comparing Go vs. C in embedded applications??，作者：Marcin Pasinski
網站題目：Go與C在嵌入式應用開發(fā)中的對比
文章位置：http://m.5511xx.com/article/cdjehhe.html
