Перш ніж приступати до вивчення C++, нам потрібно навчитися компілювати написані нами програми. Компіляцією називається процес при якому код програми транслюється (переводиться) у машинний код. Для компіляції програмного коду існують спеціальні програми, які так і називаються – компілятори.
Зміст
- 1. Процес компіляції
- 2. Необхідне програмне забезпечення
- 2.1. Для Ubuntu
- 2.2. Для Windows
- 3. Проект leap
- 4. Утиліти Make і CMake
- 4.1. Утиліта Make
- 4.2. Утиліта CMake
1. Процес компіляції
Процес компіляції складається з двох етапів:
- Власне сама компіляція (трансляція). На цьому етапі, всі вихідні (початкові) файли з C++ кодом транслюються у, так звані, об’єктні файли;
- Компоновка (лінковка). На цьому етапі, всі об’єктні файли, які були отримані на етапі трансляції, зв’язуються в один виконуваний файл.
Схематично, ми можемо зобразити цей процес таким малюнком:
Нас, як програмістів, не цікавить яким чином відбувається процес трансляції та лінковки. Усе, що нам необхідно вміти, це запустити компілятор з потрібними параметрами. Саме цим ми і займемося в цьому уроці.
2. Необхідне програмне забезпечення
Для того, щоб виконувати наведені нижче приклади, нам знадобиться встановити на комп’ютер деяке програмне забезпечення, а саме:
- Компілятор g++;
- Утиліту make;
- Утиліту CMake;
- Середовище розробки QtCreator.
2.1. Для Ubuntu
Для Ubuntu, щоб встановити перші три пункта, достатньо виконати в терміналі команду:
$ sudo apt-get install build-essential cmake
QtCreator встановлюється за допомогою інсталятора.
2.2. Для Windows
Так само, як для *NIX-подібних систем існує пакет build-essential із компілятором g++ і утилітою make, так і для Windows розроблено пакет MinGW. Єдина відміність, що в MinGW утиліта make називається mingw32-make.
Сам пакет MinGW іде в поставці із QtCreator і встановлюється за допомогою звичайного інсталятора, а от утиліту CMake, доведеться встановлювати вручну.
Отже, почнемо з QtCreator. Завантажте інсталятор QtCreator для Windows із компілятором MinGW. Встановіть QtCreator із параметрами по замовченню і пропишіть у змінну середовища PATH шлях до каталога: C:\Qt\Qt5.5.1\Tools\mingw492_32\bin (каталог mingw492_32 змінюється залежно від версії).
Тепер, встановимо утиліту CMake. Завантажте архів з офф-сайту та розпакуйте його в корінь диска C:\ під назвою cmake. До змінної середовища PATH додайте шлях C:\cmake\bin.
Маючи в наявності необхідне програмне забезпечення, ми можемо приступити до написання своєї першої програми на C++.
3. Проект leap
Наша перша програма на C++ буде простою — ми визначатимемо чи заданий рік є високосним, чи ні.
3.1. Створення проекту
Отже, створимо деінде каталог під назвою leap в якому ми розмістимо наш проект. Запустимо Qt Creator і створимо в цьому каталозі файл main.cpp з наступним кодом:
Гаразд, код програми ми написали. Тепер нам потрібно скомпілювати цей код у виконуваний файл. Для цього, перейдемо у терміналі в каталог leap і виконаємо наступну команду:
$ g++ -c main.cpp |
|
g++ -c main.cpp |
Задаючи ключ -c, ми вказуємо компілятору транслювати файл main.cpp у об’єктний файл. По замовченню, об’єктний файл буде мати таку ж назву, як і файл з кодом, тобто, в нашому випадку, ми отримаємо файл main.o. Цю поведінку компілятора можна змінити, додавши до команди ключ -o з назвою об’єктного файла. Наведену вище команду ми можемо переписати з використанням цього ключа таким чином:
$ g++ -c main.cpp -o object.o |
|
g++ -c main.cpp -o object.o |
В цьому випадку, компілятор транслює файл main.cpp в об’єктний файл object.o.
Сам б’єктний файл не є ще виконуваною програмою. Щоб зробити з нього виконувану програму, яку можна запустити, ми повинні скомпонувати (злінкувати) його. Для цього, слід виконати у терміналі команду:
$ g++ main.o -o leap |
|
g++ main.o -o leap |
В результаті, ми отримаємо виконуваний файл з назвою, яку ми вказали після ключа -o, тобто – leap. Запустити нашу програму ми можемо виконавши у терміналі команду:
$ ./leap |
|
leap.exe |
Таким чином, маючи код програми у файлі main.cpp, ми змогли скомпілювати його у виконуваний файл двома командами:
$ g++ -c main.cpp $ g++ main.o -o leap |
|
g++ -c main.cpp g++ main.o -o leap |
Слід зауважити, що ми могли б добитися такого ж результату без проміжних, об’єктних файлів. Отримати той самий виконуваний файл leap ми могли б виконавши лише одну команду:
$ g++ main.cpp -o leap |
|
g++ main.cpp -o leap |
3.2. Організація коду на *.h і *.cpp файли
Як правило, більш-менш серйозна програма складається не з одного файлу, а з декількох ─ файли заголовків, з розширенням .h і файли реалізації з розширенням .cpp. Ми можемо організувати наш проект подібним чином, винісши метод isLeapYear() у інший файл. Отже, створимо файл заголовків lib.h з наступним вмістом:
і файл реалізації lib.cpp:
Тепер, головний файл main.cpp, набуде такого вигляду:
При такій організації проекту, щоб отримати виконуваний файл, нам потрібно послідовно виконати такі команди:
$ g++ -c lib.cpp -o lib.o $ g++ -c main.cpp -o main.o $ g++ main.o lib.o -o leap |
|
g++ -c lib.cpp -o lib.o g++ -c main.cpp -o main.o g++ main.o lib.o -o leap |
Як ми зауважили вкінці першої частини, ми можемо обійтися без перших двох команд, пропустивши створення проміжних об’єктних файлів. При цьому, команда для компіляції програми буде такою:
$ g++ main.cpp lib.cpp -o leap |
|
g++ main.cpp lib.cpp -o leap |
3.3. Організація файлової структури проекту
На даний момент, наш робочий каталог, окрім файлів з програмним кодом, містить також проміжні файли, такі, як об’єктні файли і виконуваний файл. На практиці, в реальному проекті, стараються не засмічувати робочий простір різнотипними файлами. Тому, каталог проекту структурують певним чином. Наприклад, ми можемо створити три додаткових каталоги:
leap/src- буде містити файли з розширенням *.cpp, *.h, тобто, файли з програмним кодом;leap/obj- буде містити усі проміжні об’єктні файли, з розширенням *.o;leap/bin- буде містити результуючий виконуваний файл.
В результаті такої реорганізації, файлова структура нашого проекту матиме наступний вигляд:
При цьому, усі команди, які ми раніше використовували для компіляції, не будуть працювати. Їх потрібно дещо видозмінити:
$ g++ -c src/lib.cpp -o obj/lib.o $ g++ -c src/main.cpp -o obj/main.o $ g++ obj/main.o obj/lib.o -o bin/leap |
|
g++ -c src\lib.cpp -o obj\lib.o g++ -c src\main.cpp -o obj\main.o g++ obj\main.o obj\lib.o -o bin\leap |
4. Утиліти Make і CMake
Уявіть собі ситуацію, коли ваш C++ проект має більше 20 файлів. В такому випадку, ручна компіляція перетворюється на, доволі таки, громіздкий та рутинний процес. Щоб уникнути цієї рутини існують спеціальні утиліти (допоміжні програми), які автоматизовують і значно спрощують процес компіляції. Найбільш відомими серед таких утиліт є ─ Make та CMake.
4.1. Утиліта Make
Принцип роботи утиліти Make простий. Ми повинні створити файл з назвою Makefile, який містить спеціальні правила компіляції нашого проекту. Отже, в каталозі leap створимо файл з назвою Makefile, вміст якого буде наступний:
Більш детально про створення Makefile-лів можна прочитати, наприклад, тут.
Щоб протестувати створений нами Makefile, ми видалимо всі файли з папок obj і bin, перейдемо у каталог leap і запустимо команду:
$ make |
|
mingw32-make |
При цьому, в каталозі obj з’явиться два об’єктних файла, а в каталозі bin ─ виконуваний файл leap. Схематично, для нашого прикладу, роботу утиліти Make можна представити таким малюнком:
Як бачите, утиліта Make дещо спростили нам процес компіляції з трьох команд до одної. Але, при цьому, виникла необхідність освоювати процес написання Makefile-ів. Розглянутий нами Makefile є дуже простий і, окрім навчальних цілей, не знаходить застосування. В реальних проектах, ці файли бувають дуже великими за розміром і доволі таки складними.
4.2. Утиліта CMake
Утиліта CMake була розроблена для того, щоб спростити процес створення Makefile-ів. По суті, вона сама створює готовий до використання Makefile.
Принцип роботи цієї утиліти нагадує принцип роботи утиліти Make. Ми повинні створити файл під назвою CMakeLists.txt зі спеціальними інструкціями, після чого запустити утиліту. В результаті, CMake створить нам готовий до використання Makefile. Маючи Makefile ми власноруч запускаємо утиліту make, яка скомпілює наш проект.
Слід відмітити, що вміст файла CMakeLists.txt, у порівнянні із вмістом Makefile, значно простіший і більш зрозуміліший. Наприклад, для нашого проекту, у найпростішому випадку, він може виглядати таким чином:
Опис деяких оголошень, які використовуються у файлі CMakeLists.txt, можна знайти тут і тут.Давайте, спробуємо утиліту CMake на ділі. В папці src нашого проекту, створимо файл з назвою CMakeLists.txt і додамо в нього вище вказані інструкції. Створимо в папці leap каталог build і перейдемо в нього. З цього каталога запустимо таку команду:
$ cmake ../src |
|
cmake -G "MinGW Makefiles" ..\src |
В результаті, в папці build, утиліта створить Makefile. Тепер, ми можемо скомпілювати нашу програму командою:
$ make |
|
mingw32-make |
Як бачите, утиліта CMake ніяк не заміняє собою утиліту Make, а лише створює для неї Makefile. Схематичний малюнок, представлений нижче, зображує принцип роботи утиліти CMake:
Успіхів!
Немає коментарів:
Дописати коментар