Д. Стефенс - C++. Сборник рецептов

Три базовых инструмента, используемых для сборки приложений С++, — это компилятор , компоновщик и архиватор (или библиотекарь ). Набор этих программ и, возможно, других инструментов называется инструментарием .

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

В этой главе, когда я говорю Unix, я также имею в виду и Linux.

При сборке примеров из этой главы ваши инструменты будут создавать большое количество вспомогательных файлов с расширениями, не приведенными в табл. 1.1. Если я не указываю другого, вы можете игнорировать эти файлы. Если вы действительно хотите знать, для чего они нужны, обратитесь к документации по вашему инструментарию.

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++.