Сборка проектов из нескольких файлов. Утилита make

Студенческая лаборатория МФТИ-Intel
Модульное программирование.
Сборка проектов из нескольких файлов.
Утилита make.
Максим Кузнецов
maks.kuznetsov@gmail.com
30.11.2012
http://ilab.mipt.ru
Мотивация
Зачем разбивать программный
проект на несколько файлов?
(чем плохо, когда весь код написан в одном файле?)
http://ilab.mipt.ru
2
Мотивация
Зачем разбивать программный
проект на несколько файлов?
(чем плохо, когда весь код написан в одном файле?)
Для программы, по сложности сопоставимой
с «Hello World» или домашним заданием по
информатике на 1-м курсе — незачем.
Рассмотрим случай более сложных программ.
http://ilab.mipt.ru
3
Мотивация
• Сложно удержать в голове тысячи строк
кода, расположенных в одном месте;
• Сложность совместной разработки проекта;
• Желание использовать уже написанный код
в других проектах;
• Длительное время компиляции проекта
http://ilab.mipt.ru
4
Мотивация
• Сложно удержать в голове тысячи строк
кода, расположенных в одном месте;
• Сложность совместной разработки проекта;
• Желание использовать некоторый код в
других проектах;
• Длительное время компиляции проекта
Выход: разделение проекта на
функциональные части (модули)
http://ilab.mipt.ru
5
Модуль
• Функционально законченный фрагмент
программы, оформленный в виде отдельного
файла с исходным кодом, предназначенный
для использования в других программах.
• Позволяют разбивать сложные задачи на
более мелкие.
• Предоставляет программистам удобную для
многократного использования
функциональность (интерфейс) в виде набора
функций, классов, констант.
http://ilab.mipt.ru
6
Модульный подход
Схема заимствована отсюда: http://mmcs.sfedu.ru/~dubrov/files/sl_oop_02_module.pdf
http://ilab.mipt.ru
7
Пример модульной структуры
(код – в комментарии к слайду и во вложении к лекции)
main.exe
calc.o
calc.c
http://ilab.mipt.ru
hello.o
hello.c
calc.h
8
hello.h
Сборка проекта
Самый простой путь: перечислить компилятору
все исходные файлы:
gcc ./calc.c ./hello.c ./main.c -o main.exe
http://ilab.mipt.ru
9
Сборка проекта
Самый простой путь: перечислить компилятору
все исходные файлы:
gcc ./calc.c ./hello.c ./main.c -o main.exe
Работает, но не самое лучшее решение. Почему?
http://ilab.mipt.ru
10
Сборка проекта
Самый простой путь: перечислить компилятору
все исходные файлы:
gcc ./calc.c ./hello.c ./main.c -o main.exe
Работает, но не самое лучшее решение. Почему?
Если в проекте тысячи строк кода и много
исходных файлов, то каждая перекомпиляция
будет длиться очень долго.
http://ilab.mipt.ru
11
Сборка проекта
Сборка объектов по отдельности:
gcc
gcc
gcc
gcc
./calc.c –c ./calc.o
./hello.c –c ./hello.o
./main.c –c ./main.o
./calc.o ./hello.o ./main.o –o main.exe
http://ilab.mipt.ru
12
Сборка проекта
Сборка объектов по отдельности:
gcc
gcc
gcc
gcc
./calc.c –c ./calc.o
./hello.c –c ./hello.o
./main.c –c ./main.o
./calc.o ./hello.o ./main.o –o main.exe
Если теперь мы изменим, например,
calc.c, то достаточно будет
пересобрать соответствующий
объектный файл и объединить все
объектные файлы в исполняемый.
http://ilab.mipt.ru
13
Сборка проекта
Сборка объектов по отдельности:
gcc
gcc
gcc
gcc
./calc.c –c ./calc.o
./hello.c –c ./hello.o
./main.c –c ./main.o
./calc.o ./hello.o ./main.o –o main.exe
Если теперь мы изменим, например,
calc.c, то достаточно будет
пересобрать соответствующий
объектный файл и объединить все
объектные файлы в исполняемый.
http://ilab.mipt.ru
Всего два запуска компилятора
(вместо, скажем, тысячи )
14
Сборка проекта
Сборка объектов по отдельности:
gcc
gcc
gcc
gcc
./calc.c –c ./calc.o
./hello.c –c ./hello.o
./main.c –c ./main.o
./calc.o ./hello.o ./main.o –o main.exe
Если теперь мы изменим, например,
calc.c, то достаточно будет
пересобрать соответствующий
объектный файл и объединить все
объектные файлы в исполняемый.
http://ilab.mipt.ru
Всего два запуска компилятора
(вместо, скажем, тысячи )
Было бы хорошо, если бы это
делалось автоматически…
15
Концепция
автоматической сборки
Вспомним дерево сборки для нашего примера:
main.exe
calc.o
calc.c
http://ilab.mipt.ru
hello.o
hello.c
calc.h
16
hello.h
Концепция
автоматической сборки
• Каждый узел дерева можно рассматривать
как некоторую цель, для выполнения
которой требуются зависимости,
представленные дочерними узлами и
листьями (исходные и заголовочные файлы),
а также выполнение некоторых действий
(сборка);
• Начальная вершина – наша главная цель
(сборка исполняемого файла)
http://ilab.mipt.ru
17
Концепция
автоматической сборки
main.exe
calc.o
calc.c
hello.o
hello.c
calc.h
hello.h
Сборка проекта ≡ обход дерева сборки
http://ilab.mipt.ru
18
Концепция
автоматической сборки
main.exe
calc.o
calc.c
hello.o
hello.c
calc.h
Изменим hello.с
http://ilab.mipt.ru
19
hello.h
Концепция
автоматической сборки
main.exe
calc.o
calc.c
http://ilab.mipt.ru
hello.o
hello.c
calc.h
20
hello.h
Концепция
автоматической сборки
main.exe
calc.o
calc.c
http://ilab.mipt.ru
hello.o
hello.c
calc.h
21
hello.h
Концепция
автоматической сборки
main.exe
calc.o
calc.c
http://ilab.mipt.ru
hello.o
hello.c
calc.h
22
hello.h
Система сборки make
• GNU make — утилита, автоматизирующая
процесс преобразования файлов из одной
формы в другую.
• В нашем случае это компиляция исходного
кода в объектные файлы и последующая
компоновка в исполняемые файлы.
• Производит эффективный обход дерева
сборки, обновляя только ту часть, которая
зависит от изменённых файлов.
http://ilab.mipt.ru
23
Система сборки make
• Утилита make выполняет команды согласно
правилам, указанным в файле Makefile в
текущем каталоге, в котором должна быть
структура дерева сборки в формате:
цель1 цель2...: реквизит1 реквизит2 ...
<tab>
команда1 команда2 ...
http://ilab.mipt.ru
24
Система сборки make
• Утилита make выполняет команды согласно
правилам, указанным в файле Makefile в
текущем каталоге, в котором должна быть
структура дерева сборки в формате:
цель1 цель2...: реквизит1 реквизит2 ...
<tab>
команда1 команда2 ...
Обычные консольные команды
Символ табуляции обязателен!
http://ilab.mipt.ru
25
Пример Makefile
main.exe: main.o calc.o hello.o
gcc ./main.o ./calc.o ./hello.o -o ./main.exe
calc.o: calc.c calc.h
gcc -Wall ./calc.c -c -o ./calc.o
hello.o: hello.c hello.h
gcc -Wall ./hello.c -c -o ./hello.o
main.o: main.c calc.h hello.h
gcc -Wall ./main.c -c -o ./main.o
http://ilab.mipt.ru
26
Пример Makefile
main.exe: main.o calc.o hello.o
gcc ./main.o ./calc.o ./hello.o -o ./main.exe
calc.o: calc.c calc.h
gcc -Wall ./calc.c -c -o ./calc.o
hello.o: hello.c hello.h
gcc -Wall ./hello.c -c -o ./hello.o
main.o: main.c calc.h hello.h
gcc -Wall ./main.c -c -o ./main.o
При запуске make без параметров начнётся сборка первой цели в файле, т.е. main.exe
По умолчанию используется имя файла Makefile. С помощью опции -f можно явно
указать другой файл: make -f Makefile_simple
http://ilab.mipt.ru
27
Пример Makefile
~/share/ilab/lect> make
gcc -Wall ./main.c -c -o ./main.o
gcc -Wall ./calc.c -c -o ./calc.o
gcc -Wall ./hello.c -c -o ./hello.o
gcc ./main.o ./calc.o ./hello.o -o ./main.exe
/* поменяли код в файле calc.c */
~/share/ilab/lect> make
gcc -Wall ./calc.c -c -o ./calc.o
gcc ./main.o ./calc.o ./hello.o -o ./main.exe
http://ilab.mipt.ru
28
Улучшения Makefile
CFLAGS=-Wall -MD
CC=gcc
SOURCES=main.c calc.c hello.c
TARGET=main.exe
$(TARGET): $(SOURCES:.c=.o)
$(CC) $^ -o $@
include $(wildcard *.d)
clean:
rm -f *.o *.d *.exe $(TARGET)
http://ilab.mipt.ru
29
Улучшения Makefile
CFLAGS=-Wall -MD
CC=gcc
Переменные
SOURCES=main.c calc.c hello.c
TARGET=main.exe
$(TARGET): $(SOURCES:.c=.o)
$(CC) $^ -o $@
include $(wildcard *.d)
clean:
Сокращения:
Список зависимостей
Название цели
Отсутствие целей для
объектных файлов
(Makefile сделает их сам)
Вспомогательные цели
rm -f *.o *.d *.exe $(TARGET)
http://ilab.mipt.ru
30
Дополнительные материалы
• GNU Make Manual
http://www.gnu.org/software/make/manual/
• Небольшая статья “Create a makefile”
http://www.fortystones.com/create-makefile/
• Шпаргалки по Makefile
– http://www.schacherer.de/frank/technology/tools/make.html
– http://www.cs.duke.edu/~ola/courses/programming/Makefiles/node1.html
http://ilab.mipt.ru
31
Студенческая лаборатория МФТИ-Intel
Спасибо за внимание!
Материалы лекций можно найти:
•
•
•
http://ilab.mipt.ru
http://wiki.ilab.mipt.ru
http://groups.google.com/group/ilab_edu
http://ilab.mipt.ru