我们先来了解一下智能合约调用的基础原理。智能合约运行在以太坊节点的 EVM 中。因此要 想调用合约必须要访问某个节点。
以后端程序为例，后端服务若想连接节点有两种可能，一种是双 方在同一主机，此时后端连接节点可以采用 本地 IPC(Inter-Process Communication，进 程间通信)机制，也可以采用 RPC(Remote Procedure Call，远程过程调用)机制另 一种情况是双方不在同一台主机，此时只能采用 RPC 机制进行通信。
提到 RPC， 读者应该对 Geth 启动参数有点印象，Geth 启动时可以选择开启 RPC 服务，对应的 默认服务端口是 8545。。
接着，我们来了解一下智能合约运行的过程。
智能合约的运行过程是后端服务连接某节点，将 智能合约的调用(交易)发送给节点，节点在验证了交易的合法性后进行全网广播，被矿工打包到 区块中代表此交易得到确认，至此交易才算完成。
就像数据库一样，每个区块链平台都会提供主流 开发语言的 SDK(Software Development Kit，软件开发工具包)，由于 Geth 本身就是用 Go 语言 编写的，因此若想使用 Go 语言连接节点、发交易，直接在工程内导入 go-ethereum(Geth 源码) 包就可以了，剩下的问题就是流程和 API 的事情了。
总结一下，智能合约被调用的两个关键点是节点和 SDK。
由于 IPC 要求后端与节点必须在同一主机，所以很多时候开发者都会采用 RPC 模式。除了 RPC，以太坊也为开发者提供了 json- rpc 接口，本文就不展开讨论了。
接下来介绍如何使用 Go 语言，借助 go-ethereum 源码库来实现智能合约的调用。这是有固定 步骤的，我们先来说一下总体步骤，以下面的合约为例。
步骤 01:编译合约，获取合约 ABI(Application Binary Interface，应用二进制接口)。 单击【ABI】按钮拷贝合约 ABI 信息，将其粘贴到文件 calldemo.abi 中(可使用 Go 语言IDE 创建该文件，文件名可自定义，后缀最好使用 abi)。
最好能将 calldemo.abi 单独保存在一个目录下，输入“ls”命令只能看到 calldemo.abi 文件，参 考效果如下:
步骤 02:获得合约地址。注意要将合约部署到 Geth 节点。因此 Environment 选择为 Web3 Provider。
在【Environment】选项框中选择“Web3 Provider”，然后单击【Deploy】按钮。
部署后，获得合约地址为:0xa09209c28AEf59a4653b905792a9a910E78E7407。
步骤 03:利用 abigen 工具(Geth 工具包内的可执行程序)编译智能合约为 Go 代码。abigen 工具的作用是将 abi 文件转换为 Go 代码，命令如下:
其中各参数的含义如下。 (1)abi:是指定传入的 abi 文件。 (2)type:是指定输出文件中的基本结构类型。 (3)pkg:指定输出文件 package 名称。 (4)out:指定输出文件名。 执行后，将在代码目录下看到 funcdemo.go 文件，读者可以打开该文件欣赏一下，注意不要修改它。
步骤 04:创建 main.go，填入如下代码。 注意代码中 HexToAddress 函数内要传入该合约部署后的地址，此地址在步骤 01 中获得。
步骤 04:设置 go mod，以便工程自动识别。
前面有所提及，若要使用 Go 语言调用智能合约，需要下载 go-ethereum 工程，可以使用下面 的指令:
该指令会自动将 go-ethereum 下载到“$GOPATH/src/github.com/ethereum/go-ethereum”，这样还算 不错。不过，Go 语言自 1.11 版本后，增加了 module 管理工程的模式。只要设置好了 go mod，下载 依赖工程的事情就不必关心了。
接下来设置 module 生效和 GOPROXY，命令如下:
在项目工程内，执行初始化，calldemo 可以自定义名称。
步骤 05:运行代码。执行代码，将看到下面的效果，以及最终输出的 2020。
上述输出信息中，可以看到 Go 语言会自动下载依赖文件，这就是 go mod 的神奇之处。看到 2020，相信读者也知道运行结果是正确的了。
按值传递函数参数，是拷贝参数的实际值到函数的形式参数的方法调用。在这种情况下，参数在函数内变化对参数不会有影响。默认情况下，Go编程语言使用调用通过值的方法来传递参数。在一般情况下，这意味着，在函数内码不能改变用来调用所述函数的参数。考虑函数swap()的定义如下。
代码如下:
/* function definition to swap the values */
func swap(int x, int y) int {
var temp int
temp = x /* save the value of x */
x = y/* put y into x */
y = temp /* put temp into y */
return temp
}
现在，让我们通过使实际值作为在以下示例调用函数swap()：
代码如下:
package main
import "fmt"
func main() {
/* local variable definition */
var a int = 100
var b int = 200
fmt.Printf("Before swap, value of a : %d\n", a )
fmt.Printf("Before swap, value of b : %d\n", b )
/* calling a function to swap the values */
swap(a, b)
fmt.Printf("After swap, value of a : %d\n", a )
fmt.Printf("After swap, value of b : %d\n", b )
}
func swap(x, y int) int {
var temp int
temp = x /* save the value of x */
x = y/* put y into x */
y = temp /* put temp into y */
return temp
}
让我们把上面的代码放在一个C文件，编译并执行它，它会产生以下结果：
Before swap, value of a :100
Before swap, value of b :200
After swap, value of a :100
After swap, value of b :200
这表明，参数值没有被改变，虽然它们已经在函数内部改变。
通过传递函数参数，即是拷贝参数的地址到形式参数的参考方法调用。在函数内部，地址是访问调用中使用的实际参数。这意味着，对参数的更改会影响传递的参数。
要通过引用传递的值，参数的指针被传递给函数就像任何其他的值。所以，相应的，需要声明函数的参数为指针类型如下面的函数swap()，它的交换两个整型变量的值指向它的参数。
代码如下:
/* function definition to swap the values */
func swap(x *int, y *int) {
var temp int
temp = *x/* save the value at address x */
*x = *y /* put y into x */
*y = temp/* put temp into y */
}
现在，让我们调用函数swap()通过引用作为在下面的示例中传递数值：
代码如下:
package main
import "fmt"
func main() {
/* local variable definition */
var a int = 100
var b int= 200
fmt.Printf("Before swap, value of a : %d\n", a )
fmt.Printf("Before swap, value of b : %d\n", b )
/* calling a function to swap the values.
* &a indicates pointer to a ie. address of variable a and
* &b indicates pointer to b ie. address of variable b.
*/
swap(&a, &b)
fmt.Printf("After swap, value of a : %d\n", a )
fmt.Printf("After swap, value of b : %d\n", b )
}
func swap(x *int, y *int) {
var temp int
temp = *x/* save the value at address x */
*x = *y/* put y into x */
*y = temp/* put temp into y */
}
让我们把上面的代码放在一个C文件，编译并执行它，它会产生以下结果：
Before swap, value of a :100
Before swap, value of b :200
After swap, value of a :200
After swap, value of b :100
这表明变化的功能以及不同于通过值调用的外部体现的改变不能反映函数之外。
Cgo 使得Go程序能够调用C代码. cgo读入一个用特别的格式写的Go语言源文件, 输出Go和C程序, 使得C程序能打包到Go语言的程序包中.举例说明一下. 下面是一个Go语言包, 包含了两个函数 -- Random 和 Seed -- 是C语言库中random和srandom函数的马甲.
package rand
/*
#include <stdlib.h>
*/ import "C" func Random() int {return int(C.random()) } func Seed(i int) {C.srandom(C.uint(i)) }
我们来看一下这里都有什么内容. 开始是一个包的导入语句.
rand包导入了"C"包, 但你会发现在Go的标准库里没有这个包. 那是因为C是一个"伪包", 一个为cgo引入的特殊的包名, 它是C命名空间的一个引用.
rand 包包含4个到C包的引用: 调用 C.random和C.srandom, 类型转换 C.uint(i)还有引用语句.
Random函数调用libc中的random函数, 然后回返结果. 在C中, random返回一个C类型的长整形值, cgo把它轮换为C.long. 这个值必需转换成Go的类型, 才能在Go程序中使用. 使用一个常见的Go类型转换:
func Random() int {return int(C.random()) }
这是一个等价的函数, 使用了一个临时变量来进行类型转换:
func Random() int {var r C.long = C.random() return int(r) }
Seed函数则相反. 它接受一个Go语言的int类型, 转换成C语言的unsigned int类型, 然后传递给C的srandom函数.
func Seed(i int) {C.srandom(C.uint(i)) }
需要注意的是, cgo中的unsigned int类型写为C.uintcgo的文档中有完整的类型列表.
这个例子中还有一个细节我们没有说到, 那就是导入语句上面的注释.
/*
#include <stdlib.h>
*/ import "C"
Cgo可以识别这个注释, 并在编译C语言程序的时候将它当作一个头文件来处理. 在这个例子中, 它只是一个include语句, 然而其实它可以是使用有效的C语言代码. 这个注释必需紧靠在import "C"这个语句的上面, 不能有空行, 就像是文档注释一样.
Strings and things
与Go语言不同, C语言中没有显式的字符串类型. 字符串在C语言中是一个以0结尾的字符数组.
Go和C语言中的字符串转换是通过C.CString, C.GoString,和C.GoStringN这些函数进行的. 这些转换将得到字符串类型的一个副本.
下一个例子是实现一个Print函数, 它使用C标准库中的fputs函数把一个字符串写到标准输出上:
package print // #include <stdio.h>// #include <stdlib.h>import "C" import "unsafe" func Print(s string) {cs := C.CString(s) C.fputs(cs, (*C.FILE)(C.stdout)) C.free(unsafe.Pointer(cs)) }
在C程序中进行的内存分配是不能被Go语言的内存管理器感知的. 当你使用C.CString创建一个C字符串时(或者其它类型的C语言内存分配), 你必需记得在使用完后用C.free来释放它.
调用C.CString将返回一个指向字符数组开始处的指错, 所以在函数退出前我们把它转换成一个unsafe.Pointer(Go中与C的void 等价的东西), 使用C.free来释放分配的内存. 一个惯用法是在分配内存后紧跟一个defer(特别是当这段代码比较复杂的时候), 这样我们就有了下面这个Print函数:
func Print(s string) {cs := C.CString(s) defer C.free(unsafe.Pointer(cs)) C.fputs(cs, (*C.FILE)(C.stdout)) }
构建 cgo 包
如果你使用goinstall, 构建cgo包就比较容易了, 只要调用像平常一样使用goinstall命令, 它就能自动识别这个特殊的import "C", 然后自动使用cgo来编译这些文件.
如果你想使用Go的Makefiles来构建, 那在CGOFILES变量中列出那些要用cgo处理的文件, 就像GOFILES变量包含一般的Go源文件一样.
rand包的Makefile可以写成下面这样:
include $(GOROOT)/src/Make.inc
TARG=goblog/rand
CGOFILES=\ rand.go\ include $(GOROOT)/src/Make.pkg
然后输入gomake开始构建.
更多 cgo 的资源
cgo的文档中包含了关于C伪包的更多详细的说明, 以及构建过程. Go代码树中的cgo的例子给出了更多更高级的用法.
一个简单而又符合Go惯用法的基于cgo的包是Russ Cox写的gosqlite. 而Go语言的网站上也列出了更多的的cgo包.
最后, 如果你对于cgo的内部是怎么运作这个事情感到好奇的话, 去看看运行时包的cgocall.c文件的注释吧.
