Golang import 包問題相關詳解

原創 liangjisheng 2018-08-25 00:20

1 本地包聲明

包是Go程序的基本單位，所以每個Go程序源代碼的開始都是一個包聲明：

package pkgName
  • 1

這就是包聲明，pkgName 告訴編譯器，當前文件屬於哪個包。一個包可以對應多個*.go源文件，標記它們屬於同一包的唯一依據就是這個package聲明，也就是說：無論多少個源文件，只要它們開頭的package包相同，那麼它們就屬於同一個包，在編譯後就只會生成一個.a文件，並且存放在$GOPATH/pkg文件夾下。

示例：

(1) 我們在$GOPATH/目錄下，創建如下結構的文件夾和文件：
這裏寫圖片描述

分別寫入如下的代碼：

hello.go

//hello.go
package hello

import (
    "fmt"
)

func SayHello() {
    fmt.Println("SayHello()-->Hello")
}
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hello2.go

//hello2.go
package hello

import (
    "fmt"
)

func SayWorld() {
    fmt.Println("SayWorld()-->World")
}
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main.go

//main.go
package main

import (
    "hello"
)

func main() {
    hello.SayHello()
    hello.SayWorld()
}
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分析：

根據hello.go/hello2.go中的package聲明可知，它們倆屬於同一個包–hello，那麼根據分析，編譯後只會生成一個*.a文件。

執行命令：

go install hello
  • 1

該命令的意思大概是：編譯並安裝hello包，這裏安裝的意思是將生成的*.a文件放到工作目錄$GOPATH/pkg目錄下去

運行後：

這裏寫圖片描述

從結果看出，果然只生成了一個包，並且名爲hello.a

那麼我們提出第二個問題：生成的*.a文件名是否就是我們定義的包名+.a後綴？

爲了驗證這個問題，我們對源碼做一些更改：
將hello.go/hello2.go中的package聲明改爲如下：

package hello_a
  • 1

在編譯安裝包之前，先清除上一次生成的包：

go clean -i hello
  • 1

再次編譯安裝該包：

go install hello_a
  • 1

按照“正常推理”，上面這句命令是沒什麼問題的，因爲我們已經將包名改成hello_a了啊，但是實際的運行結果是這樣的：

這裏寫圖片描述

oh~No!!
那麼，我們再試試用這條命令：

go install hello
  • 1

臥槽！！居然成功了！！是不是？？

這裏寫圖片描述

那麼我們嘗試生成一下可執行程序，看看能不能正常運行呢？

go build main
  • 1

又報錯了！！！

這裏寫圖片描述

看這報錯提示，好像應該改一下main.go源碼，那就改成如下吧：

//main.go
package main

import (
    "hello_a"
)

func main() {
    hello_a.SayHello()
    hello_a.SayWorld()
}
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改成上面這樣也合情合理哈？畢竟我們把包名定義成了hello_a了！
那就再來編譯一次吧：

go build main
  • 1

繼續報錯！
這裏寫圖片描述

等等！！有新的發現，對比上兩次的報錯信息，可見第一次還能能找到hello_a包的，更改源碼後居然還TM找不到hello_a包了？？
好吧，那咱再改回去，不過這回只改包的導入語句，改成：

import (
    "hello"
)
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再次編譯：

go build main
  • 1

臥槽！！居然沒報錯了！！再運行一下可執行程序：

這裏寫圖片描述

好吧，終於得到了想要的結果！

那進行到這裏能說明什麼呢？

（1） 一個包確實可以由多個源文件組成，只要它們開頭的包聲明一樣
（2）一個包對應生成一個*.a文件，生成的文件名並不是包名+.a
（3） go install ××× 這裏對應的並不是包名，而是路徑名！！
（4） import ××× 這裏使用的也不是包名，也是路徑名！
（5） ×××××.SayHello() 這裏使用的纔是包名！

那麼問題又來了，我們該如何理解（3）、（4）中的路徑名呢？
我覺得，可以這樣理解：
這裏指定的是該×××路徑名就代表了此目錄下唯一的包，編譯器連接器默認就會去生成或者使用它，而不需要我們手動指明！

好吧，問題又來了，如果一個目錄下有多個包可以嗎？如果可以，那該怎麼編譯和使用？？

那我們繼續改改源代碼：
首先，保持hello2.go 不變，改動hello.go爲如下代碼：

//hello.go
package hello

import (
    "fmt"
)

func SayHello() {
    fmt.Println("SayHello()-->Hello")
}
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並且更改main.go的源碼如下

//main.go
package main

import (
    "hello"
)

func main() {
    hello.SayHello()
    hello_a.SayWorld()
}
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再次清理掉上次生成的可執行程序與包：

go clean -i hello
go clean -x main
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你可以試着執行如上的命令，如果不能清除，那就手動刪除吧！
反正，還原成如下樣子：

這裏寫圖片描述

那麼再次嘗試編譯並安裝包，不過注意了，此時hello目錄下有兩個包了，不管是否正確，我們先嚐試一下：

go install hello
  • 1

oh～～果然出錯了！！
這裏寫圖片描述
看到了嗎？它說它找到了兩個包了啊！！！

那這能說明什麼呢？？

其實這就更加確定的說明了，我們上面的推測是正確的！

（3） go install ××× 這裏對應的並不是包名，而是路徑名！！

這裏指定的是該×××路徑名就代表了此目錄下唯一的包，編譯器連接器默認就會去生成或者使用它，而不需要我們手動指明！

好吧，證明了這個還是挺興奮的！！那我們繼續！！

如果一個目錄下，真的有兩個或者更多個包，那該如何生成？？
抱着試一試的態度，我嘗試了許多可能，但無一正確，最後一個命令的結果是讓我崩潰的：

go help install
  • 1

這裏寫圖片描述

恩！對！你沒有看錯:installs the packages named by the import paths
What the fuck!! 以後還是決定要先看文檔再自己做測試！！

好吧，綜上所述，一個目錄下就只能有一個包吧，因爲都是指定路徑，沒有辦法指定路徑下的某個具體的包，這樣的做法其實也挺好，讓源代碼結構更清晰！

 
 
2 包的導入問題

首先，還是對上面的示例程序做一個更改，這次我們讓它變得更加簡單點，因爲接下來討論的東西，可能會稍微有點繞～～

首先，刪除hello2.go，清理掉編譯生成的文件，其他文件內容如下：
hello.go

//hello.go
package hello

import (
    "fmt"
)

func SayHello() {
    fmt.Println("SayHello()-->Hello")
}
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main.go

//main.go
package main

import (
    "hello"
)

func main() {
    hello.SayHello()
}
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最後，讓整體保持如下的樣式：
這裏寫圖片描述

我們先編譯一次，讓程序能夠運行起來：

go install hello
go build main
./main
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好吧，假如你能看到輸出，那就沒問題了！
此時，再來看看整體的結構：
這裏寫圖片描述

按照C/C++的方式來說，此時生成了hello.a這個鏈接庫，那麼源文件那些應該就沒有必要了吧，所以。。。。我們這樣搞一下，我們來更改一下hello.go源碼，但不編譯它！
hello.go

//hello.go
package hello

import (
    "fmt"
)

func SayHello() {
    fmt.Println("SayHello()-->Hello_modifi...")
}
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然後，我們刪除之前的可執行文件main，再重新生成它：

rm main
go build main
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恩～～等等，我看一下運行結果：

這裏寫圖片描述

What the fuck！！！爲什麼出來的是這貨？？？

好吧，爲了一探究竟，我們再次刪除main文件，並再次重新編譯，不過命令上得做點手腳，我們要看看編譯器連接器這兩個小婊砸到底都幹了些什麼，爲啥是隔壁老王的兒子出來了？？！！

rm main
go build -x -v main
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結果：

這裏寫圖片描述

那麼我們一步一步對這個結果做一個分析：

#首先，它好像指定了一個臨時工作目錄
WORK=/tmp/go-build658882358 

#看着樣子，它好像是要準備編譯hello目錄下的包
hello
#然後創建了一系列臨時文件夾
mkdir -p $WORK/hello/_obj/    
mkdir -p $WORK/

#進入包的源文件目錄
cd /home/yuxuan/GoProjects/import/src/hello 

#調用6g這個編譯器編譯生成hello.a，存放在$WORK/臨時目錄下
/opt/go/pkg/tool/linux_amd64/6g -o $WORK</span>/hello.a -trimpath <span class="hljs-variable">$WORK -p hello -complete -D _/home/yuxuan/GoProjects/import/src/hello -I $WORK -pack ./hello.go

#要編譯main目錄下的包了
main
#還是創建一系列的臨時文件夾
mkdir -p $WORK/main/_obj/   
mkdir -p $WORK/main/_obj/exe/

#進入main文件夾
cd /home/yuxuan/GoProjects/import/src/main

#調用6g編譯器，編譯生成main.a，存放於$WORK/臨時目錄下
/opt/go/pkg/tool/linux_amd64/6g -o $WORK</span>/main.a -trimpath <span class="hljs-variable">$WORK -p main -complete -D _/home/yuxuan/GoProjects/import/src/main -I $WORK -I /home/yuxuan/GoProjects/import/pkg/linux_amd64 -pack ./main.go

#最後它進入了一個“當前目錄”，應該就是我們執行go build命令的目錄
cd .

#調用連接器6l 然後它鏈接生成a.out,存放與臨時目錄下的$WORK/main/_obj/exe/文件夾中，但是在鏈接選項中並未直接發現hello.a
#從鏈接選項：-L $WORK -L /home/yuxuan/GoProjects/import/pkg/linux_amd64中可以看出，連接器首先搜索了$WORK臨時目錄下的所有*.a文件，然後再去搜索/home/yuxuan/GoProjects/import/pkg/linux_amd64目錄下的*.a文件，可見原因
/opt/go/pkg/tool/linux_amd64/6l -o $WORK</span>/main/_obj/exe/a.out -L <span class="hljs-variable">$WORK -L /home/yuxuan/GoProjects/import/pkg/linux_amd64 -extld=gcc $WORK/main.a

#最後，移動可執行文件並重命名
mv $WORK/main/_obj/exe/a.out main
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到這裏，其實差不多也就得出結論了，連接器在連接時，其實使用的並不是我們工作目錄下的hello.a文件，而是以該最新源碼編譯出的臨時文件夾中的hello.a文件。

當然，如果你對這個結論有所懷疑，可以試試手動執行上述命令，在最後鏈接時，去掉-L $WORK的選項，再看看運行結果！

那麼，這是對於有源代碼的第三方庫，如果沒有源代碼呢？

其實，結果顯而易見，沒有源代碼，上面的臨時編譯不可能成功，那麼臨時目錄下就不可能有.a文件，所以最後鏈接時就只能鏈接到工作目錄下的.a文件！

但是，如果是自帶的Go標準庫呢？

其實也可以用上述的方法驗證一下，驗證過程就不寫了吧？
最後得到的結果是：對於標準庫，即便是修改了源代碼，只要不重新編譯Go源碼，那麼鏈接時使用的就還是已經編譯好的*.a文件！

3 導入包的三種模式

包導入有三種模式：正常模式、別名模式、簡便模式

Go language specification中關於import package時列舉的一個例子如下：

Import declaration Local name of Sin

import “lib/math” math.Sin
import m “lib/math” m.Sin
import . “lib/math” Sin

我們看到import m “lib/math” m.Sin一行，在上面的結論中說過lib/math是路徑，import語句用m替代lib/math，並在代碼中通過m訪問math包中導出的函數Sin。
那m到底是包名還是路徑呢？
答案顯而易見，能通過m訪問Sin，那m肯定是包名了！
那問題又來了，import m “lib/math”該如何理解呢？

根據上面得出的結論，我們嘗試這樣理解m：m指代的是lib/math路徑下唯一的那個包！

 
 
4 總結

經過上面這一長篇大論，是時候該總結一下成果了：

  • 多個源文件可同屬於一個包，只要聲明時package指定的包名一樣；
  • 一個包對應生成一個*.a文件，生成的文件名並不是包名+.a組成，應該是目錄名+.a組成
  • go install ××× 這裏對應的並不是包名，而是路徑名！！
  • import ××× 這裏使用的也不是包名，也是路徑名
  • ×××××.SayHello() 這裏使用的纔是包名！
  • 指定×××路徑名就代表了此目錄下唯一的包，編譯器連接器默認就會去生成或者使用它，而不需要我們手動指明！
  • 一個目錄下就只能有一個包存在
  • 對於調用有源碼的第三方包，連接器在連接時，其實使用的並不是我們工作目錄下的.a文件，而是以該最新源碼編譯出的臨時文件夾中的.a文件
  • 對於調用沒有源碼的第三方包，上面的臨時編譯不可能成功，那麼臨時目錄下就不可能有.a文件，所以最後鏈接時就只能鏈接到工作目錄下的.a文件
  • 對於標準庫，即便是修改了源代碼，只要不重新編譯Go源碼，那麼鏈接時使用的就還是已經編譯好的*.a文件
  • 包導入有三種模式：正常模式、別名模式、簡便模式
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