Go語言也稱 Golang,兼具效率、性能、安全、健壯等特性。這套Go語言教程(Golang教程)通俗易懂,深入淺出,既適合沒有基礎的讀者快速入門,也適合工作多年的程序員查閱知識點。
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Go 語言
這套教程在講解一些知識點時,將 Go 語言和其他多種語言進行對比,讓掌握其它編程語言的讀者能迅速理解 Go 語言的特性。Go語言從底層原生支持并發,無須第三方庫、開發者的編程技巧和開發經驗就可以輕松搞定。
Go語言(或 Golang)起源于 2007 年,并在 2009 年正式對外發布。Go 是非常年輕的一門語言,它的主要目標是“兼具 Python 等動態語言的開發速度和 C/C++ 等編譯型語言的性能與安全性”。
Go語言是編程語言設計的又一次嘗試,是對類C語言的重大改進,它不但能讓你訪問底層操作系統,還提供了強大的網絡編程和并發編程支持。Go語言的用途眾多,可以進行網絡編程、系統編程、并發編程、分布式編程。
Go語言的推出,旨在不損失應用程序性能的情況下降低代碼的復雜性,具有“部署簡單、并發性好、語言設計良好、執行性能好”等優勢,目前國內諸多 IT 公司均已采用Go語言開發項目。Go語言有時候被描述為“C 類似語言”,或者是“21 世紀的C語言”。Go 從C語言繼承了相似的表達式語法、控制流結構、基礎數據類型、調用參數傳值、指針等很多思想,還有C語言一直所看中的編譯后機器碼的運行效率以及和現有操作系統的無縫適配。
因為Go語言沒有類和繼承的概念,所以它和 Java 或 C++ 看起來并不相同。但是它通過接口(interface)的概念來實現多態性。Go語言有一個清晰易懂的輕量級類型系統,在類型之間也沒有層級之說。因此可以說Go語言是一門混合型的語言。
此外,很多重要的開源項目都是使用Go語言開發的,其中包括 Docker、Go-Ethereum、Thrraform 和 Kubernetes。Go 是編譯型語言,Go 使用編譯器來編譯代碼。編譯器將源代碼編譯成二進制(或字節碼)格式;在編譯代碼時,編譯器檢查錯誤、優化性能并輸出可在不同平臺上運行的二進制文件。要創建并運行 Go 程序,程序員必須執行如下步驟。
使用文本編輯器創建 Go 程序;
保存文件;編譯程序;運行編譯得到的可執行文件。
這不同于 Python、Ruby 和 JavaScript 等語言,它們不包含編譯步驟。Go 自帶了編譯器,因此無須單獨安裝編譯器。
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在Go語言中有一些調試技巧能幫助我們快速找到問題,有時候你想盡可能多的記錄異常但仍覺得不夠,搞清楚堆棧的意義有助于定位Bug或者記錄更完整的信息。
本文將討論堆棧跟蹤信息以及如何在堆棧中識別函數所傳遞的參數。
Functions
先從這段代碼開始:
Listing 1
01 package main
02
03 func main() {
04 ? ? slice := make([]string, 2, 4)
05 ? ? Example(slice, "hello", 10)
06 }
07
08 func Example(slice []string, str string, i int) {
09 ? ? panic("Want stack trace")
10 }
Example函數定義了3個參數,1個string類型的slice, 1個string和1個integer, 并且拋出了panic,運行這段代碼可以看到這樣的結果:
Listing 2
Panic: Want stack trace
goroutine 1 [running]:
main.Example(0x2080c3f50, 0x2, 0x4, 0x425c0, 0x5, 0xa)
/Users/bill/Spaces/Go/Projects/src/github.com/goinaction/code/
temp/main.go:9 +0x64
main.main()
/Users/bill/Spaces/Go/Projects/src/github.com/goinaction/code/
temp/main.go:5 +0x85
goroutine 2 [runnable]:
runtime.forcegchelper()
/Users/bill/go/src/runtime/proc.go:90
runtime.goexit()
/Users/bill/go/src/runtime/asm_amd64.s:2232 +0x1
goroutine 3 [runnable]:
runtime.bgsweep()
/Users/bill/go/src/runtime/mgc0.go:82
runtime.goexit()
/Users/bill/go/src/runtime/asm_amd64.s:2232 +0x1
堆棧信息中顯示了在panic拋出這個時間所有的goroutines狀態,發生的panic的goroutine會顯示在最上面。
Listing 3
01 goroutine 1 [running]:
02 main.Example(0x2080c3f50, 0x2, 0x4, 0x425c0, 0x5, 0xa)
/Users/bill/Spaces/Go/Projects/src/github.com/goinaction/code/
temp/main.go:9 +0x64
03 main.main()
/Users/bill/Spaces/Go/Projects/src/github.com/goinaction/code/
temp/main.go:5 +0x85
第1行顯示最先發出panic的是goroutine 1, 第二行顯示panic位于main.Example中, 并能定位到該行代碼,在本例中第9行引發了panic。
下面我們關注參數是如何傳遞的:
Listing 4
// Declaration
main.Example(slice []string, str string, i int)
// Call to Example by main.
slice := make([]string, 2, 4)
Example(slice, "hello", 10)
// Stack trace
main.Example(0x2080c3f50, 0x2, 0x4, 0x425c0, 0x5, 0xa)
這里展示了在main中帶參數調用Example函數時的堆棧信息,比較就能發現兩者的參數數量并不相同,Example定義了3個參數,堆棧中顯示了6個參數。現在的關鍵問題是我們要弄清楚它們是如何匹配的。
第1個參數是string類型的slice,我們知道在Go語言中slice是引用類型,即slice變量結構會包含三個部分:指針、長度(Lengthe)、容量(Capacity)
Listing 5
// Slice parameter value
slice := make([]string, 2, 4)
// Slice header values
Pointer: ?0x2080c3f50
Length: ? 0x2
Capacity: 0x4
// Declaration
main.Example(slice []string, str string, i int)
// Stack trace
main.Example(0x2080c3f50, 0x2, 0x4, 0x425c0, 0x5, 0xa)
因此,前面3個參數會匹配slice, 如下圖所示:
Figure 1
figure provided by Georgi Knox
我們現在來看第二個參數,它是string類型,string類型也是引用類型,它包括兩部分:指針、長度。
Listing 6
// String parameter value
"hello"
// String header values
Pointer: 0x425c0
Length: ?0x5
// Declaration
main.Example(slice []string,?str string, i int)
// Stack trace
main.Example(0x2080c3f50, 0x2, 0x4,?0x425c0, 0x5, 0xa)
可以確定,堆棧信息中第4、5兩個參數對應代碼中的string參數,如下圖所示:
Figure 2
figure provided by Georgi Knox
最后一個參數integer是single word值。
Listing 7
// Integer parameter value
10
// Integer value
Base 16: 0xa
// Declaration
main.Example(slice []string, str string,?i int)
// Stack trace
main.Example(0x2080c3f50, 0x2, 0x4, 0x425c0, 0x5,?0xa)
現在我們可以匹配代碼中的參數到堆棧信息了。
Figure 3
figure provided by Georgi Knox
Methods
如果我們將Example作為結構體的方法會怎么樣呢?
Listing 8
01 package main
02
03 import "fmt"
04
05 type trace struct{}
06
07 func main() {
08 ? ? slice := make([]string, 2, 4)
09
10 ? ? var t trace
11 ? ? t.Example(slice, "hello", 10)
12 }
13
14 func (t *trace) Example(slice []string, str string, i int) {
15 ? ? fmt.Printf("Receiver Address: %p\n", t)
16 ? ? panic("Want stack trace")
17 }
如上所示修改代碼,將Example定義為trace的方法,并通過trace的實例t來調用Example。
再次運行程序,會發現堆棧信息有一點不同:
Listing 9
Receiver Address:?0x1553a8
panic: Want stack trace
01 goroutine 1 [running]:
02 main.(*trace).Example(0x1553a8, 0x2081b7f50, 0x2, 0x4, 0xdc1d0, 0x5, 0xa)
/Users/bill/Spaces/Go/Projects/src/github.com/goinaction/code/
temp/main.go:16 +0x116
03 main.main()
/Users/bill/Spaces/Go/Projects/src/github.com/goinaction/code/
temp/main.go:11 +0xae
首先注意第2行的方法調用使用了pointer receiver,在package名字和方法名之間多出了"*trace"字樣。另外,參數列表的第1個參數標明了結構體(t)地址。我們從堆棧信息中看到了內部實現細節。
Packing
如果有多個參數可以填充到一個single word, 則這些參數值會合并打包:
Listing 10
01 package main
02
03 func main() {
04 ? ? Example(true, false, true, 25)
05 }
06?
07 func Example(b1, b2, b3 bool, i uint8) {
08 ? ? panic("Want stack trace")
09 }
這個例子修改Example函數為4個參數:3個bool型和1個八位無符號整型。bool值也是用8個bit表示,所以在32位和64位架構下,4個參數可以合并為一個single word。
Listing 11
01 goroutine 1 [running]:
02 main.Example(0x19010001)
/Users/bill/Spaces/Go/Projects/src/github.com/goinaction/code/
temp/main.go:8 +0x64
03 main.main()
/Users/bill/Spaces/Go/Projects/src/github.com/goinaction/code/
temp/main.go:4 +0x32
這是本例的堆棧信息,看下圖的具體分析:
Listing 12
// Parameter values
true, false, true, 25
// Word value
Bits ? ?Binary ? ? ?Hex ? Value
00-07 ? 0000 0001 ??01? ??true
08-15 ? 0000 0000 ??00? ? false
16-23 ? 0000 0001 ??01? ? true
24-31 ? 0001 1001 ??19? ? 25
// Declaration
main.Example(b1, b2, b3 bool, i uint8)
// Stack trace
main.Example(0x19010001)
以上展示了參數值是如何匹配到4個參數的。當我們看到堆棧信息中包括十六進制值,需要知道這些值是如何傳遞的。
在前一小節中介紹了點亮第一個LED燈,這里我們準備進階嘗試下,輸出第一段PWM波形。(PWM也就是脈寬調制,一種可調占空比的技術,得到的效果就是:如果用示波器測量引腳會發現有方波輸出,而且高電平、低電平的時間是可調的。)
這里爪爪熊準備寫成一個golang的庫,并開源到github上,后續更新將直接更新到github中,如果你有興趣可以和我聯系。 github.com/dpawsbear/bear_rpi_go
我在很多的教程中都看到說樹莓派的PWM(硬件)只有一個GPIO能夠輸出,就是 GPIO1 。這可是不小的打擊,因為我想使用至少四個 PWM ,還是不死心,想通過硬件手冊上找尋蛛絲馬跡,看看究竟怎么回事。
手冊上找尋東西稍等下講述,這里先提供一種方法測試 樹莓派3B 的 PWM 方法:用指令控制硬件PWM。
這里通過指令的方式掌握了基本的pwm設置技巧,決定去翻一下手冊看看到底PWM怎么回事,這里因為沒有 BCM2837 的手冊,根據之前文章引用官網所說, BCM2835 和 BCM2837 應該是一樣的。這里我們直接翻閱 BCM2835 的手冊,直接找到 PWM 章節。找到了如下圖:
圖中可以看到在博通的命名規則中 GPIO 12、13、18、19、40、41、45、52、53 均可以作為PWM輸出。但是只有兩路PWM0 PWM1。根據我之前所學知識,不出意外應該是PWM0 和 PWM1可以輸出不一樣的占空比,但是頻率應該是一樣的。因為沒有示波器,暫時不好測試。先找到下面對應圖:
根據以上兩個圖對比可以發現如下規律:
對照上面的表可以看出從 BCM2837 中印出來的能夠使用在PWM上的就這幾個了。
為了驗證個人猜想是否正確,這里先直接使用指令的模式,模擬配置下是否能夠正常輸出。
通過上面一系列指令模擬發現,(GPIO1、GPIO26)、(GPIO23、GPIO24)是綁定在一起的,調節任意一個,另外一個也會發生變化。也即是PWM0、PWM1雖然輸出了兩路,可以理解成兩路其實都是連在一個輸出口上。這里由于沒有示波器或者邏輯分析儀這類設備(僅有一個LED燈),所以測試很簡陋,下一步是使用示波器這類東西對頻率以及信號穩定性進行下測試。
小節:樹莓派具有四路硬件輸出PWM能力,但是四路中只能輸出兩個獨立(占空比獨立)的PWM,同時四路輸出的頻率均是恒定的。
上面大概了解清楚了樹莓派3B的PWM結構,接下來就是探究如何使用Go語言進行設置。
因為拿到了手冊,這里我想直接操作寄存器的方式進行設置,也是順便學習下Go語言處理寄存器的過程。首先需要拿到pwm 系列寄存器的基地址,但是翻了一圈手冊,發現只有偏移,沒有找到基地址。
經過了一段時間的努力后,決定寫一個 樹莓派3B golang包開源放在github上,只需要寫相關程序進行調用就可以了,以下是相關demo(pwm)(在GPIO.12 上輸出PWM波,放上LED燈會有呼吸燈的效果,具體多少頻率還沒有進行測試)
以下是demo(pwm) 源碼
文章題目:go語言精髓技巧 go語言入門
本文URL:http://m.kartarina.com/article6/dodeeog.html
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