前言：

1. 第一次接触R中调用C，网上搜索这个问题，有关的记录太少了，并且遇到了不少问题，在此记录R中调用C函数的步骤以及遇到的一些问题及解决方案。
2. 这也是我的第一篇博客，有何不妥的望指出。

参考链接：

R语言调用C函数 - 旧版本C语言包转移

R中调用c

Using R — Calling C Code ‘Hello World!’

Writing R Extensions

Why? 为什么要R、C混编？

R是一个优秀的统计计算语言，但是因为它是解释型语言， 所以在对数组元素的迭代运算方面会很慢。 在R用C语言程序可以既保留R的易用性又可以在必要时提高速度。——忘了从哪看到的了

通俗的讲就是提高运行速度

主要流程：

1：安装 Rtools、mingw并配置环境

2：在RStudio中运行下面两行代码生成dll文件

   setwd("H:/test/Rcpp_test") #设置c文件的路径

   system("R CMD SHLIB massdistnew.c") #编译c文件

3：载入dll文件并调用C文件的函数：

     dyn.load('H:/test/Rcpp_test/massdistnew.dll')

　　y = .C("massdisttest", x = as.double(xtrunc), xmass = as.double(tau[trunc]/sum(tau[trunc])), nx = nx, xlo = as.double(lo), xhi = as.double(up),y = double(2 * n), ny = as.integer(n))$y

具体步骤一：Rtools、mingw的安装

What?

Rtools提供了一个适用于R的Windows平台工具链，它主要包括GNU make，GNU gcc和UNIX-ish平台上常用的其他实用程序。

MinGW，是Minimalist GNUfor Windows的缩写。它是一个可自由使用和自由发布的Windows特定头文件和使用GNU工具集导入库的集合，允许你在GNU/Linux和Windows平台生成本地的Windows程序而不需要第三方C运行时（C Runtime）库。-来自百度百科

目的：

用于编译c文件

安装(在RStudio中安装)：

我这里用了简单的方式同时安装Rtools和mingw（对于先前未安装过的），当然也可以分步，先安装Rtools再安装mingw。

RStudio —》File —》New File –》 C++ File，这时会弹出”RTools没有安装“的提示，点击“是”，就自动下载RTools

遇到问题：下载完成后报错安装文件已损坏

原因：由于杀毒软件的问题，下载的安装文件被损坏

解决方案：关闭杀毒软件后，重新下载，下载完成后会自动安装

自解压安装完成，我们就会在目录C:\RBuildTools\3.X看到version.txt，这里就是RTools和mingw的安装路径

测试：

RStudio中输入：

system('g++ -v')

system('where make')

输出如下则安装成功

这里可能碰到2个问题都是与RTools和mingw的环境配置相关：

1、system('g++ -v')   输出-ERROR 127

2、system('where make') 输出-用提供的模式无法找到文件

解决方案：将Rtools 安装文件中的bin 以及mingw的 bin 文件添加到环境变量path中，注：mingw有32位和64位之分

具体步骤二：在R语言中运行下面两行代码生成dll文件

   setwd("H:/test/Rcpp_test")

   system("R CMD SHLIB regrf.c")

报错：make error 127：

原因：R中默认的Rtools的mingw路径与刚安装的路径不同

解决方案：编辑D:/Install/R/R-3.5.2/etc/x64的makeconf文件

BINPREF ?= c:/Rtools/mingw_64/bin/改为BINPREF ?= C:/RBuildTools/3.5/mingw_64/bin/

报错：collect2.exe: error: ld returned 1 exit status

原因： 链接失败问题，链接程序的主要工作就是将有关的目标文件彼此相连接，也即将在一个文件中引用的符号同该符号在另外一个文件中的定义连接起来，使得所有的这些目标文件成为一个能够诶操作系统装入执行的统一整体。

解决方案：

相关的.c源文件（同个项目的）全部同时编译，并且谁在最前生成谁的dll文件（windows的可执行文件），如为了生成这三个文件的dll文件，执行三次

system('R CMD SHLIB regrf.c regTree.c rfutils.c') #生成regrf.dll

system('R CMD SHLIB regTree.c regrf.c rfutils.c') #生成regTree.dll

system('R CMD SHLIB rfutils.c regTree.c regrf.c') #生成rfutils.dll

注：发现RStudio右侧的文件目录中不能显示.o和.dll文件

具体步骤三：载入dll文件并调用C文件的函数

dyn.load('H:/test/Rcpp_test/massdistnew.dll')

y = .C("massdisttest", x = as.double(xtrunc), xmass = as.double(tau[trunc]/sum(tau[trunc])), nx = nx, xlo = as.double(lo), xhi = as.double(up),y = double(2 * n), ny = as.integer(n))$y

下划线部分为C文件中massdisttest函数的形参

这里除了用.C函数还可以用其它的如.call http://blog.sina.com.cn/s/blog_5ffd41cf01012gbq.html

结束

实现基础：CGO编程

C/C++经过几十年的发展，已经积累了庞大的软件资产，它们很多久经考验而且性能已经足够优化。Go语言必须能够站在C/C++这个巨人的肩膀之上，有了海量的C/C++软件资产兜底之后，我们才可以放心愉快地用Go语言编程。C语言作为一个通用语言，很多库会选择提供一个C兼容的API，然后用其他不同的编程语言实现。Go语言通过自带的一个叫CGO的工具来支持C语言函数调用，同时我们可以用Go语言导出C动态库接口给其它语言使用。
如果有纯Go的解决方法就不要使用CGO；CGO中涉及的C和C++构建问题非常繁琐；CGO有一定的限制无法实现解决全部的问题；不要试图越过CGO的一些限制。而且CGO只是一种官方提供并推荐的Go语言和C/C++交互的方法。如果是使用的gccgo的版本，可以通过gccgo的方式实现Go和C/C++的交互。同时SWIG也是一种选择，并对C诸多特性提供了支持。

要使用CGO特性，需要安装C/C++构建工具链，在macOS和Linux下是要安装GCC，在windows下是需要安装MinGW工具。同时需要保证环境变量CGO_ENABLED被设置为1，这表示CGO是被启用的状态。在本地构建时CGO_ENABLED默认是启用的，当交叉构建时CGO默认是禁止的。比如要交叉构建ARM环境运行的Go程序，需要手工设置好C/C++交叉构建的工具链，同时开启CGO_ENABLED环境变量。

本文参考： Go语言高级编程

基础概念

import "C"语句

如果在Go代码中出现了import "C"语句则表示使用了CGO特性，紧跟在这行语句前面的注释是一种特殊语法，里面包含的是正常的C语言代码。当确保CGO启用的情况下，还可以在当前目录中包含C/C++对应的源文件。

举个最简单的例子：

package main

/*
#include <stdio.h>

void printint(int v) {
    printf("printint: %d\n", v);
}
*/
import "C"
import "unsafe"

func main() {
    v := 42
    C.printint(C.int(v))
}

这个例子展示了cgo的基本使用方法。开头的注释中写了要调用的C函数和相关的头文件，头文件被include之后里面的所有的C语言元素都会被加入到”C”这个虚拟的包中。需要注意的是，import "C"导入语句需要单独一行，不能与其他包一同import。向C函数传递参数也很简单，就直接转化成对应C语言类型传递就可以。如上例中C.int(v)用于将一个Go中的int类型值强制类型转换转化为C语言中的int类型值，然后调用C语言定义的printint函数进行打印。
需要注意的是，Go是强类型语言，所以cgo中传递的参数类型必须与声明的类型完全一致，而且传递前必须用”C”中的转化函数转换成对应的C类型，不能直接传入Go中类型的变量。

#cgo语句

在import "C"语句前的注释中可以通过#cgo语句设置编译阶段和链接阶段的相关参数。编译阶段的参数主要用于定义相关宏和指定头文件检索路径。链接阶段的参数主要是指定库文件检索路径和要链接的库文件。

// #cgo CFLAGS: -DPNG_DEBUG=1 -I./include
// #cgo LDFLAGS: -L/usr/local/lib -lpng
// #include <png.h>
import "C"

上面的代码中，CFLAGS部分，-D部分定义了宏PNG_DEBUG，值为1；-I定义了头文件包含的检索目录。LDFLAGS部分，-L指定了链接时库文件检索目录，-l指定了链接时需要链接png库。

因为C/C++遗留的问题，C头文件检索目录可以是相对目录，但是库文件检索目录则需要绝对路径。在库文件的检索目录中可以通过${SRCDIR}变量表示当前包目录的绝对路径：

// #cgo LDFLAGS: -L${SRCDIR}/libs -lfoo

上面的代码在链接时将被展开为：

// #cgo LDFLAGS: -L/go/src/foo/libs -lfoo

项目示例

需求

Go项目中需要调用C语言动态库libcoreserver.so中的GetServerIP方法获取服务器IP地址。

头文件

头文件CoreServer.h内容如下：

#ifndef CoreServer__h
#define CoreServer__h

#define MASTER_INNER 0
#define MASTER_OUTTER 1
#define SLAVER_INNER 2
#define SLAVER_OUTER 3

#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif

/**
 * @brief GetServerIP 获取服务器IP
 * @param sType 服务器类型取值范围0~3 例：MASTER_INNER
 * @param sIP 返回获取的服务器ip
 * @return 1 成功 -1 失败
 */
int GetServerIP(int sType,char* sIP);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif

Go项目文件结构

在项目根目录下创建include文件夹，放置头文件CoreServer.h，创建lib文件夹，放置libcoreserver.so

应用源码

参数设置

通过#cgo语句设置编译阶段和链接阶段的相关参数

/*
#cgo CFLAGS : -I../include
#cgo LDFLAGS: -L../lib -lcoreserver -lm

#include "CoreServer.h"
*/
import "C"

CFLAGS部分，-I定义了头文件包含的检索目录。LDFLAGS部分，-L指定了链接时库文件检索目录，-l指定了链接时需要链接coreserver库。
因为C/C++遗留的问题，C头文件检索目录可以是相对目录，但是库文件检索目录则需要绝对路径。当前项目未确定库文件的路径，先暂时使用相对目录。运行时，会提示找不到库文件。

GOROOT=/home/kylin/go #gosetup
GOPATH=/home/kylin/go-space #gosetup
/home/kylin/go/bin/go build -o /tmp/___1go_build_main_go /home/kylin/go-space/src/insight-client/main.go #gosetup
/tmp/___1go_build_main_go
/tmp/___1go_build_main_go: error while loading shared libraries: libcoreserver.so: cannot open shared object file: No such file or directory

Process finished with the exit code 127

需要注意的是，在运行时需要将动态库放到系统能够找到的位置。对于windows来说，可以将动态库和可执行程序放到同一个目录，或者将动态库所在的目录绝对路径添加到PATH环境变量中。对于macOS来说，需要设置DYLD_LIBRARY_PATH环境变量。而对于Linux系统来说，需要设置LD_LIBRARY_PATH环境变量。

在默认情况下，编译器只会使用/lib和/usr/lib这两个目录下的库文件，如果放在其他路径也可以，需要让编译器知道库文件在哪里。

方法1：
编辑/etc/ld.so.conf文件，在新的一行中加入库文件所在目录；

运行ldconfig，以更新/etc/ld.so.cache文件；

方法2：
在/etc/ld.so.conf.d/目录下新建任何以.conf为后缀的文件，在该文件中加入库文件所在的目录；

运行ldconfig，以更新/etc/ld.so.cache文件；

第二种办法更为方便，对于原系统的改动最小。因为/etc/ld.so.conf文件的内容是include /etc/ld.so.conf.d/*.conf

所以，在/etc/ld.so.conf.d/目录下加入的任何以.conf为后缀的文件都能被识别到。

本文修改的/etc/ld.so.conf.d路径下的libc.conf文件

/etc/ld.so.conf.d$ sudo vim libc.conf

# libc default configuration
/usr/local/lib
/home/kylin/go-space/src/insight-client/lib

重点！！！！最后将修改写入缓存！！

sudo ldconfig

方法调用

在Go中调用C的GetServerIP方法，获取主服务器IP地址。重点难点在于Go语言和C语言的数据类型转换。

func getInsightServerConfigure() (bool, string, error) {
	bt := make([]byte, 64)
	masterIp := (*C.char)(unsafe.Pointer(&bt[0]))
	//获取主服务器IP
	//#define MASTER_INNER 0
	//#define MASTER_OUTTER 1
	//#define SLAVER_INNER 2
	//#define SLAVER_OUTER 3
	serverConfigureType, err := config.Int("insight-server-configure-type")
	if err != nil {
		logs.Warning("获取使用平台配置的服务器地址的类型配置（insight-server-configure-type）失败，默认使用MASTER_INNER主服务器内网IP，为0", err)
		serverConfigureType = 0
	}
	configureType := C.int(serverConfigureType)
	r := C.GetServerIP(configureType, masterIp)
	if r == 1 {
		ip := GetStringByByte(bt)
		logs.Info("获取的主服务器ip为：", ip)
		if len(strings.Split(ip, ".")) == 4 {
			InsightServerIp = ip
			//设置insight核心服务IP地址配置
			config.Set("insight-server-ip", InsightServerIp)

			//全局设置insight核心服务地址
			InsightServerAddress = "http://" + InsightServerIp + ":" + InsightServerPort + InsightServerContextPath
			logs.Info("insight-server服务地址为：", InsightServerAddress)
			return true, "", nil
		} else {
			err := errors.New("获取配置的服务器IP地址不正确")
			return false, "获取配置的服务器IP地址不正确", err
		}
	} else {
		err := errors.New("获取配置的服务器IP地址失败")
		return false, "获取配置的服务器IP地址失败", err
	}
}

交叉编译

说明: 以下的交叉编译主机是在 x86_64 Ubuntu 16.04 平台下进行的.

参考文章
Golang 交叉编译
arm-linux交叉编译环境的建立

编译参数讲解

go支持交叉编译，CGO本身不支持交叉编译，需要使用交叉编译工具

Go 交叉编译涉及的编译参数:

• GOARCH, 目标平台的 CPU 架构. 常用的值amd64, arm64,i386,armhf

• GOOS, 目标平台, 常用的值 linux, windows, drawin (macOS)

• GOARM, 只有 GOARCH 是 arm64 才有效, 表示 arm 的版本, 只能是 5, 6, 7 其中之一

• CGO_ENABLED, 是否支持 CGO 交叉汇编, 值只能是 0, 1, 默认情况下是 0, 启用交叉汇编比较麻烦

• CC, 当支持交叉汇编时(即 CGO_ENABLED=1), 编译目标文件使用的c 编译器.

• CXX, 当支持交叉汇编时(即 CGO_ENABLED=1), 编译目标文件使用的 c++ 编译器.

• AR, 当支持交叉汇编时(即 CGO_ENABLED=1), 编译目标文件使用的创建库文件命令.

交叉汇编 linux 系统 arm64 架构的目标文件

GOOS=linux GOARCH=arm64 GOARM=7 CGO_ENABLED=1 CC=aarch64-linux-gnu-gcc AR=aarch64-linux-gnu-ar go build

交叉汇编 linux 系统 armhf 架构的目标文件

GOOS=linux GOARCH=arm CGO_ENABLED=1 CC=arm-linux-gnueabihf-gcc AR=arm-linux-gnueabihf-ar go build

arm 交叉汇编工具 (Ubuntu下)

安装

Ubuntu16.04下，与部署平台版本一致，直接使用apt-get进行安装

sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabihf

sudo apt-get install gcc-aarch64-linux-gnu

手动下载安装（手动安装在系统版本不一致的情况下会提示缺少依赖，很难安装成功）

arm 交叉汇编下载地址:
http://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries, 选择
aarch64-linux-gnu arm-linux-gnueabi, arm-linux-gnueabihf
目录下的文件作为交叉编译工具.

编译常见错误

错误一

交叉编译时，报错：*.so: file not recognized: 不可识别的文件格式
交叉编译arm，引入的c动态库so文件也必须是arm架构的

错误二

/usr/lib/gcc-cross/arm-linux-gnueabihf/5/../../../../arm-linux-gnueabihf/bin/ld: warning: libdeps.so, needed by /*.so, not found (try using -rpath or -rpath-link)

需要将相应架构的缺少的.so文件复制到/usr/arm-linux-gnueabi/lib/hf/文件夹

额外补充：Go开发环境搭建

Go语言环境
下载

解压

环境变量设置

常用命令

命令行Go私库设置

go env -w GOPROXY=https://goproxy.cn,direct