C++. Сборник рецептов
Шрифт:
Прежде чем вы начнете читать рецепты, обязательно прочтите следующие вводные разделы. Я объясню некоторую базовую терминологию, дам обзор инструментов командной строки, систем сборки и IDE, описываемых в этой главе, и покажу примеры исходного кода.
Три базовых инструмента, используемых для сборки приложений С++, — это компилятор, компоновщик
Компилятор принимает на входе исходные файлы на C++ и создает объектные файлы, которые содержат смесь исполняемого машинного кода и символьных ссылок на функции и данные. Архиватор на входе принимает набор объектных файлов и создает статическую библиотеку, или архив, который просто является подборкой объектных файлов, собранных для удобства использования вместе. Компоновщик принимает на входе набор объектных файлов и библиотек и разрешает их символьные ссылки, создавая либо исполняемый файл, либо динамическую библиотеку. Грубо говоря, компоновщик выполняет работу по сопоставлению каждого использования символа с его определением. Когда создается исполняемый файл или динамическая библиотека, то говорят, что они компонуются (линкуются) используемые при их построении библиотеки называются прилинкованными.
Исполняемый файл, или приложение, — это просто любая программа, которая может выполняться операционной системой. Динамическая библиотека, также называемая совместно используемой библиотекой, похожа на исполняемый файл, за исключением того, что она не может исполняться самостоятельно. Она состоит из тела машинного кода, которое загружается в память после запуска приложения, и может использоваться одним или несколькими приложениями. В Windows динамические библиотеки также называются динамически подключаемыми библиотеками (dynamic link libraries (DLL)).
Объектные файлы и статические библиотеки, от которых зависит исполняемый файл, требуются только при сборке исполняемого файла. Однако динамические библиотеки, от которых зависит исполняемый файл, должны иметься в системе пользователя при запуске исполняемого файла.
Таблица 1.1 приводит расширения файлов, обычно связанные с этими четырьмя базовыми типами файлов в Microsoft Windows и Unix. Когда я упоминаю файл, имеющий в Windows и Unix различные расширения, я иногда опускаю расширение, если оно ясно из контекста.
Табл. 1.1. Расширения файлов в Windows и Unix
| Тип файла | Windows | Mac OS X | Другие Unix |
|---|---|---|---|
| Объектные файлы | .obj | .o | .o |
| Статические библиотеки | .lib | .a | .a |
| Динамические библиотеки | .dll | .dylib | .so |
| Исполняемые файлы | .exe | Нет расширения | Нет расширения |
Компилятор, компоновщик и архиватор — это инструменты командной строки, что означает, что они предназначены для запуска из оболочки, такой как bash в Unix или cmd.exe в Microsoft Windows. Имена входных и выходных файлов, а также вся остальная необходимая настроечная информация передаются в компилятор, компоновщик и архиватор как текст в командной строке. Однако вызов этих команд вручную довольно утомителен. Даже для небольших проектов может быть сложно запомнить параметры командной строки для каждого инструмента и порядок, в котором исходные и двоичный файлы проекта должны компилироваться и компоноваться. При изменении одного исходного файла вы должны определить, какие объектные файлы требуется перекомпилировать, какие статические библиотеки требуется обновить и какие исполняемые файлы или динамические библиотеки требуется перекомпоновать. Если вы пересоберете больше файлов, чем требуется, вы зря потратите время, а если пересоберете не все требуемые, то получите ошибки при сборке или неработоспособное приложение. В случае больших проектов на С++, которые могут включать тысячи отдельных файлов, включая исходные файлы, объектные файлы, библиотеки и исполняемые файлы, сборка из командной строки просто невозможна.
Имеется два основных подхода к сборке больших приложений на С++.
• IDE предоставляет графический интерфейс для организации набора исходных файлов и описания двоичных файлов, которые из них должны быть сгенерированы. После указания этой информации вы можете сгенерировать двоичные файлы просто выбрав в меню или на панели инструментов соответствующую команду. IDE отвечает за определение порядка генерации двоичных файлов, вызов инструментов, необходимых для их генерации, и опций командной строки, которые требуется передать в эти инструменты. Когда вы изменяете один или несколько исходных файлов вы можете указать IDE сгенерировать только устаревшие двоичные файлы.
IDE организуют исходные файлы в наборы, которые называются проектами. Проекты IDE обычно связаны с единственным двоичным файлом или несколькими вариантами одного двоичного файла, такими как отладочная и окончательная сборки приложения. Большинство IDE позволяет пользователю организовать проекты в группы, которые называются группами проектов или решениями, и указать зависимости между проектами в группе.
• Система сборки предоставляет формат текстового файла для описания набора исходных и генерируемых из них двоичных файлов, а также инструмент сборки, который читает эти текстовые файлы и генерирует двоичные файлы, вызывая соответствующие инструменты командной строки. Обычно эти текстовые файлы создаются и редактируются с помощью текстового редактора, а инструмент сборки вызывается из командной строки. Однако некоторые системы сборки предоставляют для редактирования этих файлов и вызова инструмента сборки графический интерфейс.
В то время как IDE организует файлы в проекты, система сборки организует файлы в цели. Большинство целей соответствует генерируемым двоичным файлам, другие соответствуют действиям, выполняемым инструментом сборки, таким как установка приложения.
Наиболее часто в качестве инструмента сборки используется утилита make; текстовые файлы, на которых она основана, называются makefile (make-файл). Хотя имеется множество версий make, в этой главе я обсуждаю GNU make — наиболее мощную и переносимую инкарнацию make. GNU make — это очень гибкий инструмент, который может использоваться не только для сборки приложений на С++. Он также имеет целый ряд преимуществ и широко используется и хорошо понимается разработчиками. К сожалению, заставить GNU make сделать именно то, что вам требуется, может оказаться не так просто, особенно в случае сложных проектов, использующих различные инструментарии. По этой причине я также описываю Boost.Build — мощную и расширяемую систему сборки, изначально предназначенную для сборки приложений на С++.