使用Go語言開發iOS應用(Swift版)

使用Go語言開發iOS應用(Swift版)

本文加上讀者對Go語言和Swift語言都有必定了解, 可是對兩者混合使用不瞭解的同窗.

本教程是基於一個真實上架的iOS應用作的簡單的總結。

咱們先看看運行效果：

背景

Go語言是Google公司於2010年開源的一個面向網絡服務和多併發環境的編程語言，特色是簡單。 可是由於簡單，也就只能實現90%的性能，這是Go語言的最大優勢，由於 少便是多 的道理不是每一個人都能領悟的。

Swift是Apple公司於2014年發佈的用來替代ObjectiveC的語言，主要面向iOS和OS X上的界面程序開發。 固然用swift來開發服務器也是你們關注的一個領域，做者看好在不遠的未來Swift將逐步替代C++和Rust語言。

Go語言和Swift語言原本是風馬牛不相及的兩個語言，爲什麼非必定要整到一塊兒呢？ 緣由很簡單，由於做者是一個Go粉，同時也算是半個Swift粉；想試水iOS開發，可是實在是受不了ObjectiveC的裹腳布語法。

補充下：本人雖然不喜歡ObjectiveC的語法，可是以爲ObjectiveC的runtime仍是很強悍的。 理論上，基於ObjectiveC的runtime，能夠用任何流行的編程語言來開發iOS應用，RubyMotion就是一個例子。

其實，如今流行的絕大部分語言都有一個交集，就是c語言兼容的二進制接口。 因此說，C++流行並非C++多厲害，而是它選擇幾本無縫兼容了C語言的規範。

可是，徹底兼容C語言的規範也有缺點，就是語言自己沒法自由地發展，由於不少地方會受到C語言編程模型的限制。 C++和ObjectiveC是兩個比較有表明的例子。

因此說，Swift一出世就兼容C語言的二進制接口規範，同時抱緊了ObjectiveC的runtime大腿，而去本身確實有很大優秀的特性。

可是，咱們這裏暫時不關心Swift和ObjectiveC的混合編程，咱們只關注做爲ObjectiveC子集的C語言如何與Swift混合編程。

Swift調用C函數

Swift調用C函數的方法有多種：經過ObjectiveC橋接調用和直接調用。其實二者的原理是同樣的，我我的跟喜歡選擇最直接也最暴力的直接調用C函數的方式。

好比有一個C函數:

#include <stdio.h>

void getInput(int *output) {
    scanf("%i", output);
}

生成一個橋接的頭文件xxx-Bridging-Header.h，裏面包含c函數規格說明：

void getInput(int *output);

swift就能夠直接使用了:

import Foundation

var output: CInt = 0
getInput(&output)

println(output)

若是不用橋接文件，能夠在swift中聲明一個Swift函數，對應C函數:

@_silgen_name("getInput") func getInput_swift(query:UnsafePointer<CInt>)

爲了明確區分C函數和swift函數，咱們將getInput從新聲明爲getInput_swift，使用方法和前面同樣：

import Foundation

var output: CInt = 0
getInput_swift(&output)

println(output)

Swift中如何管理c返回的內存

Swift語言自己是自帶ARC的，用戶不多直接關注內存問題。可是C函數若是返回內存到Swift空間， Swift的ARC是無效的，須要手工釋放C內存。

假設咱們本身用C語言實現了一個字符串克隆的函數:

char* MyStrDup(char* s) {
    return strdup(s);
}

在swift中能夠這樣使用：

@_silgen_name("MyStrDup")
func MyStrDup_swift(query:UnsafePointer<CChar>) -> UnsafeMutablePointer<CChar>

let p = MyStrDup_swift("hello swift-c!")
let s = String.fromCString(p)!
p.dealloc(1)

使用String.fromCString(p)!從C字符串構建一個swift字符串，而後手工調用p.dealloc(1)釋放c字符串內存空間。

函數調用和內存管理是跨語言編程中最重要的兩個基礎問題，目前已久初步能夠工做了。

Go語言導出C靜態庫

Go語言提供了一個cgo的工具，用於Go語言和C語言交互。這是Go語言使用C語言的一個例子:

package main

//#include <stdio.h>
import "C"

func main() {
    C.puts(C.CString("abc"))
}

既然要交互，天然會涉及到C語言回調Go語言函數的情形。爲此，cgo提供了一個export註釋命令， 用於生成Go語言函數對應的C語言函數:

//export MyStrDup
func MyStrDup(s *C.char) *C.char {
    return C.strdup(s)
}

MyStrDup指定的名字必須和Go函數名字一致，函數的參數最後是C語言支持的類型。

如今，咱們就獲得了用Go語言實現的MyStrDup函數，使用方法和前面的C語言實現的MyStrDup是同樣的。

和引用C語言函數庫遇到的問題同樣，咱們如何在工程中引用這些C代碼或Go代碼實現的函數呢？

答案仍是來自C語言：將代碼構建爲C靜態庫或者C動態庫，而後將靜態庫或動態庫導入Swift工程。

可是，對於iOS來講，構建C靜態庫或者C動態庫的過程要麻煩（使用xcode也只是隱藏了構建的具體步驟）。

由於，iOS涉及到多種CPU架構：模擬器的x8六、4s的32位arm、5s之後的64位arm，64位arm中還有不一樣當版本...

這是C靜態庫或者C動態庫構建始終都要面對的問題。

交叉構建的參數

Go1.6以後增長了構建C靜態庫的支持，交叉編譯也很是簡單，只須要設置好GOARCH和GOOS就行。

由於，iOS的GOOS只有Darwin一種類型，咱們只須要設置GOARCH就能夠了。

要構建C靜態庫，咱們須要將上面的MyStrDup實現放到一個main包中:

package main

//#include <string.h>
import "C"

func main() {
    //
}

//export MyStrDup
func MyStrDup(s *C.char) *C.char {
    return C.strdup(s)
}

main包中的main函數不會被執行，可是init函數依然有效。

使用下面的命令就能夠構建當前系統的c靜態庫：

go build -buildmode=c-archive

要交叉編譯iOS可用的c靜態庫，咱們須要先設置GOARCH，同時打開cgo特性（交叉編譯時，cgo默認是關閉的）。

下面是構建針對模擬器的x86/amd64類型的C靜態庫：

export CGO_ENABLED=1
export GOARCH=amd64

go build -buildmode=c-archive -o libmystrdup_amd64.a

咱們使用-o參數指定了輸出的靜態庫文件名。構建命令同時還會生成一個頭文件（可能叫libmystrdup_386.h）， 咱們沒有用到這個頭文件，直接刪除掉就能夠。

下面是構建針對模擬器的x86/386類型的C靜態庫：

export CGO_ENABLED=1
export GOARCH=386

go build -buildmode=c-archive -o libmystrdup_386.a

在構建x86/386類型的C靜態庫時可能會有一些link錯誤，咱們暫時先用如下方法迴避。

建立一個patch_386.go文件：

// Copyright 2016 <chaishushan{AT}gmail.com>. All rights reserved.
// Use of this source code is governed by a BSD-style
// license that can be found in the LICENSE file.

// 針對iOS模擬器link時缺乏的函數
// 屬於臨時解決方案

package main

/*
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

size_t fwrite$UNIX2003(const void* a, size_t b, size_t c, FILE* d) {
    return fwrite(a, b, c, d);
}

char* strerror$UNIX2003(int errnum) {
    return strerror(errnum);
}

time_t mktime$UNIX2003(struct tm * a) {
    return mktime(a);
}
double strtod$UNIX2003(const char * a, char ** b) {
    return strtod(a, b);
}

int setenv$UNIX2003(const char* envname, const char* envval, int overwrite) {
    return setenv(envname, envval, overwrite);
}
int unsetenv$UNIX2003(const char* name) {
    return unsetenv(name);
}

*/
import "C"

固然，仍是會有一些警告出現，暫時忽略它們。

構建多cpu類型的靜態庫

而後，將C靜態庫加入到ios的xcode工程文件就能夠了。

x86構建是比較簡單的，由於咱們能夠默認使用本地的構建命令。 可是，若是要構建arm的靜態庫，則須要先配置好構建環境。

我從Go代碼中扣出了一個clangwrap.sh腳本（好像是在$GOROOT/misci/ios目錄）:

#!/bin/sh
# This uses the latest available iOS SDK, which is recommended.
# To select a specific SDK, run 'xcodebuild -showsdks'
# to see the available SDKs and replace iphoneos with one of them.
SDK=iphoneos
SDK_PATH=`xcrun --sdk $SDK --show-sdk-path`
export IPHONEOS_DEPLOYMENT_TARGET=7.0
# cmd/cgo doesn't support llvm-gcc-4.2, so we have to use clang.
CLANG=`xcrun --sdk $SDK --find clang`

if [ "$GOARCH" == "arm" ]; then
    CLANGARCH="armv7"
elif [ "$GOARCH" == "arm64" ]; then
    CLANGARCH="arm64"
else
    echo "unknown GOARCH=$GOARCH" >&2
    exit 1
fi

exec $CLANG -arch $CLANGARCH -isysroot $SDK_PATH "$@"

裏面比較重要的是IPHONEOS_DEPLOYMENT_TARGET環境變量，這裏意思是目標最低支持ios7.0系統。

構建arm64環境的靜態庫：

export CGO_ENABLED=1
export GOARCH=arm64
export CC=$PWD/clangwrap.sh
export CXX=$PWD/clangwrap.sh

go build -buildmode=c-archive -o libmystrdup_arm64.a

構建armv7環境的靜態庫：

export CGO_ENABLED=1
export GOARCH=arm
export GOARM=7
export CC=$PWD/clangwrap.sh
export CXX=$PWD/clangwrap.sh

go build -buildmode=c-archive -o libmystrdup_armv7.a

而後咱們用lipo命令將以上這些不一樣的靜態庫打包到一個靜態庫中：

lipo libmystrdup_386.a libmystrdup_adm64.a libmystrdup_arm64.a libmystrdup_armv7.a -create -output libmystrdup.a

這樣的話，只要引入一個靜態庫就能夠支持不一樣cpu類型的目標了。

總結

毛主席教導咱們：要在戰爭中學習戰爭。

野雞醫院 這個app是做者第一個iOS應用，這篇教程也是在iOS開發過程逐步學習總結的結果。

完整的例子：

• AppStore安裝: https://appsto.re/cn/QH8ocb.i
• Swift工程: https://github.com/chai2010/ptyy/tree/master/ios-app/yjyy-swift
• Go靜態庫工程: https://github.com/chai2010/ptyy/tree/master/cmd/yjyy
• 靜態庫構建腳本: https://github.com/chai2010/ptyy/tree/master/ios-app/yjyy-swift/vendor/gopkg

全部的代碼都可以避免費獲取(BSD協議): https://github.com/chai2010/ptyy

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https://chai2010.cn/