身为 Go 程序员，我为啥更喜欢用 Zig？

青旅半醒 2024-02-05 12:40 55阅读 0赞

Zig 是一种比较新的编程语言，于 2016 年首次推出。Zig 社区将其描述为“一种用于维护稳固的、可优化和可重用软件的通用编程语言”。

看似一句简单的描述，却隐藏着远大的抱负。Zig被看作是可与C语言一较高下的编程语言。此外，Zig 也是一个编译器工具链，可以作为现有 C 编译器的替代品。

作为一个使用 Go 的程序员，我发现 Zig 及其工具链提出的主张很有意思。我在研究 Zig 时，发现这两种语言（Zig 和 Go）有一些共同之处。接下来，我将详细介绍作为 Go 程序员，我觉得 Zig 有趣的功能。

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### **1、简单** ###

这两种语言都采用了简单的设计理念，执行过程很顺畅，大大提高了工作效率。Zig 不支持宏、预处理器或运算符重载。

Go 是一种托管内存语言，并且运行时有特别的方法来处理内存的分配 / 释放。但 Zig 始终恪守“无隐藏控制流”的口号，没有自动内存管理，而是提供 API，让程序员通过其标准库手动管理内存。

### **2、强类型** ###

作为一种为系统编程而设计的语言，Zig围绕其类型系统提供了大量以安全性和C ABI兼容性为中心的特性。虽然我无法充分介绍所有内容，但可以提出一些你可能会感兴趣的亮点:

*  有符号/无符号整数（预设大小从 8 位到 128 位）
 *  任意大小的有符号/无符号整数（即i77 位 int）
 *  浮点（从 16 位精度到 128 位精度）
 *  切片和数组（即 \[\]u8\{ ‘h’, ‘i’, ‘!’\}或\[4\]i32\{ 1, 2, 3, 4 \})
 *  UTF-8 编码的字符串文字，存储为以 null 结尾的字节数组
 *  具有 C ABI 兼容性的功能丰富的结构类型
 *  具有隐式/显式序数值的枚举和对方法的支持
 *  用于存储多种类型选择的值的联合
 *  支持使用向量的并行运算
 *  传统指针和带有切片表达式的多项指针

### **3、处理错误** ###

Zig 中的错误处理效果非常好。它是 try-catch-exception 语义和 Go 错误值之间的交叉。那么它是如何运行的？

首先，所有 Zig 错误都是必须分配和处理的值（否则将导致编译时错误）。Zig 错误使用error这个关键字声明为一组值：

![图片][e26fa2313dba17c04d936f7aba5b07a7.png]

使用二进制运算符 !，可以将Zig错误值与正常类型的值组合起来，形成可由函数返回的 Union 类型。

例如，下面的函数可以返回类型为 error 或 u32 的值，返回类型为 !u32(或显示为DigitError!u32):

![图片][33e9e08e404645b561be0ce488bfba22.png]

此外，Zig 用一个非常有意思的结构来处理错误。与其他语言中的异常处理类似，Zig 使用 catch 关键字将错误处理代码块附加到函数调用中，如果返回错误值，则该函数调用将被执行，如下所示：

![图片][1a0c9dc72aff99c3b3cce8837c909be6.png]

Zig 还支持使用关键字 try 在调用堆栈中传播错误的机制。例如，addAll 的功能是如果返回或继续执行其他操作，下面的函数将返回错误。

![图片][03bb4ed545b25e02151a7954452a3b5d.png]

最后，Zig 可以使用 if-else-switch 来更精确地过滤和处理错误结果：

![图片][a50a5c13b774e76021e7a9a190005ed8.png]

### **4、Zig测试** ###

在 Zig 中，源代码测试是一流的组成部分，在该语言中拥有自己的test关键字。测试的声明方式与顶级函数类似，使用 test 关键字，后跟描述和代码块：

![图片][c7deb80f0c9a2d69953c7cd3220a1334.png]

与go test一样，工具链附带了zig test命令，用于在源代码中执行测试:

![图片][74962b1b0c361003923636291c2ddd49.png]

### **5、Zig运行** ###

与 go run 类似，Zig 提供了一个更便捷的 zig run 命令，结合了编译和运行 Zig 源代码的步骤：

![图片][346e3a484e22448dc6f6133704fee75b.png]

### **6、延迟** ###

与Go类似，Zig使用 defer 来简化资源管理，以便在当前执行的范围块结束时执行清理操作，例如释放资源。

![图片][5920a8d29ed0c1c57806d728a93e904b.png]

### **7、Comptime** ###

comptime是该语言中另一个有趣的概念，在大多数其他语言中都没有。Zig 没有单独的元语言或宏系统。但Zig 提供了一种巧妙的解决方案，使用comptime（或编译时）的概念将其源代码的可编程性扩展到编译阶段。

通过comptime，Zig 可以在编译时实现多种功能：

*  在编译时解析的变量和表达式
 *  基于编译时值运行的函数
 *  comptime 编译期间选择性执行的代码块
 *  编译时执行的元编程

### **8、通用性** ###

当然，Zig 编译时可编程性带来结果是泛型类型和数据结构的实现。在 Zig 中，comptime 提供对可作为常规数据值存储和传递的类型值的访问。

这使得创建采用类型参数的函数成为可能，如下所示：

![图片][accce2d4604cbaa823f3932259694105.png]

由于 comptime 类型值被视为任何类型，因此 Zig 允许使用它们构建通用数据结构。例如，MakeList 使用 comptime 类型信息返回在编译时构建的结构：

![图片][39b25c149426c7ddc4490fce0d1a5b14.png]

### **9、Zig可作为C（交叉）编译器** ###

Zig 工具链具有全功能 C 编译器，这意味着你可以使用 Zig 来替代当前的 C 编译器工具链。给出以下 hello.c 源代码文件：

![图片][97d78181f4a386188f8002fe512448b6.png]

Zig 可以使用以下命令将源代码编译为可执行二进制文件：

![图片][4ffba834efbe027d12ec1ae8c2bd07db.png]

#### **10、Zig 和 C 交叉编译** ####

Zig 可以轻松交叉编译代码（无论是 C 还是 Zig），并且汇集了所有必要的工具和库，以确保你可以针对其支持的任何架构。

例如，Zig 可以将之前的 C 源代码交叉编译为针对 linux 的静态二进制文件（使用 musl）：

#### **11、Zig 和 CGo 交叉编译** ####

事实证明，Zig 的C交叉编译支持对于交叉编译支持Go的Go源代码非常有用。例如，在 add.c 中添加以下 C 函数：

![图片][79ccff313d88579428244092daa3d192.png]

我们用Go来调用它：

![图片][66fe3878a7e940a9580e855ccfac4f7d.png]

假设在 MacOS 构建代码，我们可以通过命令 zig cc 来使用 Zig 的 C 编译器，将 C 代码交叉编译为链接到 Go 对象文件的目标文件，从而为在 x86 架构上运行的 Linux 构建静态二进制文件：

![图片][63194e3ec382d3dec7ed80ffffa0cb72.png]

要实现此功能，你只需在工作站上安装 Zig 工具链，无需其他辅助工具。

虽然这看起来没什么大不了的，但请记住，交叉编译支持 CGo 的静态二进制文件会更复杂（在不使用 Zig 的情况下）。通常需要几个步骤来准备构建环境，其中包含交叉编译目标平台所需的软件包(请参阅此处)。

### **结论** ###

Zig 够简单、够强大、够安全又兼备 C 兼容性，备受开发人员青睐 。无论你是在为新项目寻找语言，还是只是想扩展编程能力，Zig 都是值得探索的很棒的选择。

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