[翻译]Go 是如何用 go 编译自己的

原文在此《How Go uses Go to build itself》,作者为 Dave Cheney。

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Go 是如何用 go 编译自己的

这篇文章基于 2013 年四月中旬我为悉尼 Go 用户组做的一次关于 Go 构建过程的演讲而成。

在邮件列表或 IRC 的频道里经常有人寻求关于 Go 编译器、运行时和内部原理的细节文档。当前,关于 Go 的内部原理的权威文档的来源就是我鼓励每个人都去阅读的源代码。虽然这样说,但是从 Go 1.0 发布以来 Go 的构建过程就已经稳定了,因此将其记录在这里或许也会有其相应的价值。

这篇文章大致介绍了 Go 编译过程的九个步骤,从源代码开始,结束于经过充分测试的安装好的 Go 。为了简明扼要,所有路径都相对与源代码检出的根路径,$GOROOT/src。

你应当通过阅读在 golang.org 网站上的从源代码安装 Go 来了解更多背景知识。

第一步. all.bash

<br />
% cd $GOROOT/src<br />
% ./all.bash<br />

第一步有一点点虎头蛇尾,all.bash 只是调用了另外两个 shell 脚本:make.bashrun.bash。若使用 Windows 或 Plan 9,其过程也基本类似,只是脚本分别以 .bat 或 .rc 结尾。在文章的其他部分,请用适当的操作系统对应的扩展来补全命令。

第二步. make.bash

<br />
. ./make.bash --no-banner<br />

make.bash 作为 all.bash 内容的一部分,如果它退出也会中断构建过程。make.bash 有三个主要的任务,第一个任务是验证将编译 Go 的环境是健全的。健全检查已经开发了几年了,是为了能通用的识别出会导致问题的工具,或指出环境中什么地方导致构建失败。

第三步. cmd/dist

<br />
gcc -O2 -Wall -Werror -ggdb -o cmd/dist/dist -Icmd/dist cmd/dist/*.c<br />

当健全检查完成后,make.bash 开始编译 cmd/dist。cmd/dist 替换了在 Go 1 之前的基于 Makefile 的系统,并且管理了在 pkg/runtime 中的小部分代码的生成。cmd/dist 是一个 C 程序,为了处理大多数平台的已知问题,它会对系统的 C 编译器和头文件施加影响。cmd/dist 会检测主机的操作系统和架构,$GOHOSTOS 和 $GOHOSTARCH。这可能与为了交叉编译设置的 $GOOS 和 $GOARCH 的值不同。事实上,Go 的构建过程就是在构建一个交叉编译器,不过在大多数情况下主机和目标平台是一样的。接下来,make.bash 使用初始参数调用 cmd/dist 来编译用于支撑编译器套件的库:lib9、libbio 和 libmach,然后是编译器本身。这些工具也是用 C 编写的,并且由系统的 C 编译器编译。

<br />
echo &quot;# Building compilers and Go bootstrap tool for host, $GOHOSTOS/$GOHOSTARCH.&quot;<br />
buildall=&quot;-a&quot;<br />
if [ &quot;$1&quot; = &quot;--no-clean&quot; ]; then<br />
 buildall=&quot;&quot;<br />
fi<br />
./cmd/dist/dist bootstrap $buildall -v # builds go_bootstrap<br />

使用编译器套件,cmd/dist 会编译 go 工具:go_bootstrap。go_bootstrap 不是完整的 go 工具,例如为了避免依赖 cgo 因此 pkg/net 被废除了。包含有包和库的目录列表被编译,而其依赖关系是在 cmd/dist 工具里编码的,因此避免在编译 cmd/go 引入新的依赖就极为重要。

第四步. go_bootstrap

现在 go_bootstrap 已经构建完成,make.bash 的最后一步是使用 go_bootstrap 编译完整的 Go 标准库,包括一个完整的 go 工具用以替换。

<br />
echo &quot;# Building packages and commands for $GOOS/$GOARCH.&quot;<br />
&quot;$GOTOOLDIR&quot;/go_bootstrap install -gcflags &quot;$GO_GCFLAGS&quot; \<br />
    -ldflags &quot;$GO_LDFLAGS&quot; -v std<br />

第五步. run.bash

现在 make.bash 已经完成,回到 all.bash 的执行,这会调用 run.bash。run.bash 的任务是编译和测试标准库、运行时以及语言测试集。

<br />
bash run.bash --no-rebuild<br />

由于 make.bash 和 run.bash 都会调用 go install -a std,因此需要使用 –no-rebuild 标志来避免重复前面的步骤,–no-rebuild 跳过了第二个 go install。

<br />
# allow all.bash to avoid double-build of everything<br />
rebuild=true<br />
if [ &quot;$1&quot; = &quot;--no-rebuild&quot; ]; then<br />
 shift<br />
else<br />
 echo '# Building packages and commands.'<br />
 time go install -a -v std<br />
 echo<br />
fi<br />

第六步. go test -a std

<br />
echo '# Testing packages.'<br />
time go test std -short -timeout=$(expr 120 \* $timeout_scale)s<br />
echo<br />

接下来 run.bash 会在标准库里所有的包上来运行用 testing 包编写的单元测试。由于 $GOPATH 和 $GOROOT 中有着相同的命名空间,所以不能直接使用 go test … 否则 $GOPATH 中的每个包也会被逐一测试,因此创建了一个用于标准库中的包的别名:std。由于一些测试需要比较长的时间,且会消耗大量内存,因此用 -short 标志对一些测试进行了过滤。

第七步. runtime 和 cgo 测试

run.bash 接下来的部分会运行平台对 cgo 支持的测试,执行一些性能测试,并且编译一些伴随 Go 发行版一起的杂项程序。随着时间的流逝,这些杂项程序的清单会越来越长,那么它们也就会不可避免的被从编译过程中悄悄剥离出去。

第八步. go run test

<br />
(xcd ../test<br />
unset GOMAXPROCS<br />
time go run run.go<br />
) || exit $?<br />

run.bash 的倒数第二步会调用在 $GOROOT 下的 test 目录里的编译器和运行时的测试。他们是对于编译器和运行时自身的,较为低级细节的测试。会执行语言规格测试,test/bugs 和 test/fixedbugs 子目录保存有那些已经被发现并被修复的问题的独立的测试。驱动测试的是一个小 Go 程序 $GOROOT/test/run.go,会执行 test 目录里的每个 .go 文件。一些 .go 文件的首行包含了指导 run.go 对结果作出判断的指令,例如,程序将会失败,或提供一个确定的输出队列。

第九步. go tool api

<br />
echo '# Checking API compatibility.'<br />
go tool api -c $GOROOT/api/go1.txt,$GOROOT/api/go1.1.txt \<br />
    -next $GOROOT/api/next.txt -except $GOROOT/api/except.txt<br />

run.bash 的最后一步调用了 api 工具。api 工具的任务是确保 Go 1 的约定;导出符号、常量、函数、变量、类型和方法都符合 2012 年发布的 Go 1 API。对于 Go 1 在 api/go1.txt 中有描述,而 Go 1.1 在 api/go1.1.txt。一个附加的文件,api/next.txt 定义了 Go 1.1 开始向标准库和运行时补充的符号表。一旦 Go 1.2 发布,这个文件会成为 Go 1.2 的约定,然后会有一个新的 next.txt。还有一个小文件:except.txt,包含有已经被批准的 Go 1 约定的特例。不应该轻易的向这个文件添加内容。

附加的技巧和诀窍

你可能已经发现如果对于无需执行测试的构建 Go,make.bash 会很有用;同样的,构建和测试 Go 运行时,run.bash 也十分有用。这个差异对于以前那样交叉编译 Go 或当前工作于标准库上都十分有用。

更新:感谢 Russ Cox 和 Andrew Gerrand 的反馈和建议。

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