01 Системы сборки кода — это специальные программы, которые собирают и пересобирают код проекта в автоматическом режиме по заранее заданным правилам. Эти системы определяют зависимости между файлами с исходным кодом и выходными файлами (программами, библиотеками и конфигурационными файлами) и в нескольких параллельных процессах выполняют команды компиляции для всех изменившихся со времени последней сборки файлов, соблюдая зависимости. Вторая задача систем сборок — это поиск в операционной системе и подключение к проекту библиотек и программ, которая реализуется наиболее удобными способами в зависимости от операционной системы.
02 В новых языках программирования (Rust, Go) параллельная сборка и поиск зависимостей уже встроены, но для существующих языков (C, C++, Fortran) это невозможно сделать, поэтому для них используют отдельные системы сборки. Про них и пойдет речь в этой лекции.
03 Система сборки является самым важным элементом любого проекта. Эта программа генерирует команды для сборки исходного кода, и чем быстрее эта система собирает код и чем больше рутинных операций автоматизирует, тем быстрее идет разработка, и тем проще настроить непрерывную интеграцию — автоматизированную сборку и тестирование вашей программы. В задачи системы сборки входит
Введение в генную инженерию: методы сборки.
- поиск зависимостей (заголовочных файлов и библиотек),
- генерация различных версий кода в зависимости от платформы, на которой происходит сборка,
- генерация вспомогательных файлов,
- генерация команд для компиляции всех исходный файлов.
04 Как правило, системы сборки поддерживают опции для включения или отключения различных компонент программы. Результатом работы системы сборки является директория, в которой находятся сгенерированные файлы, а также файл с дальнейшими командами для подчиненной (более низкоуровневой) системы сборки. К высокоуровневым системам относятся Autoconf, Cmake, Meson, к низкоуровневым — Make, Ninja. Мы будем изучать Make, Meson и Ninja, а также программу для работы с зависимостями Pkg-config.
Make
05 Классической, а также самой простой системой сборки является GNU Make. Правила сборки для этой системы описываются в файле Makefile , и состоят из списка файлов, которые генерирует (выходные файлы) команда, двоеточия, списка файлов, которые команда использует (входные файлы) для генерации и команд генерации. Если время последнего обновления хотя бы одного входного файла позже времени последнего обновления хотя бы одного выходного файла, то команда выполняется. В противом случае выходные файлы считаются актуальными. Все команды в файле начинаются с символа табуляции.
06 Часто в списке выходных файлов указывают несуществующий файл, тогда команда запускается каждый раз, когда вводится команда make имя-файла . По умолчанию команда make собирает первый файл.
all: echo Hello main.copy: main cp main main.copy
Пример Makefile .
make all # сборка файла all make # сборка файла all make main.copy # сборка файла main.copy
Примеры сборки с помощью Make. Если у вас в директории одновременно находится файла main.cc и main.c , то make выберет только один из них для компиляции.
Показываю как создать свою сборку программ WPI или MinstAll
07 Поскольку Make был разработан для сборки программ, то в него встроены удобные правила для компиляторов, которые работают даже без наличия в директории Makefile . Например, команда make main.o запустит команду компиляции прогаммы $CXX $CXXFLAGS -c -o main.o main.cc . Здесь компилятор и флаги компиляции задаются переменными среды CXX и CXXFLAGS , а входной файл определяется автоматически по названию выходного. Если переменные не определены, то используется компилятор по умолчанию (GCC) и флаги по умолчанию (по умолчанию их нет). Команда make main запустит коману линковки программы $CC $LDFLAGS -o main main.o . Встроенного правила для сборки библиотек в Make нет, но его легко написать самостоятельно.
make main.o # компиляция main.o из main.cc env CXXFLAGS=’-O3′ make main.o # компиляция main.o из main.cc с максимальным уровнем оптимизации env CXX=’clang++’ make main.o # компиляция main.o из main.cc с помощью компилятора clang++ make main # линковка main из main.o env CC=g++ LDFLAGS=’-flto’ make main # линковка main из main.o с флагом оптимизации
Примеры сборки кода с помощью Make.
08 Переменные среды, используемые Make для сборки программ, стали стандартом и для других систем сборки. Практически все системы сборки их поддерживают. Эти переменные чаще всего используются мейнтенерами пакетов для различных дистрибутивов Linux: в этих переменных указываются флаги, которые используются для сборки всех пакетов дистрибутива. Например, в некоторых системах используется флаг -fstack-protector-strong , который позволяет получить защиту от взлома программ даже при наличии в них ошибок работы с памятью.
| CC | компилятор языка C и линковщик для всех языков |
| CFLAGS | флаги компилятора языка C |
| CXX | компилятор языка C++ |
| CXXFLAGS | флаги компилятора языка C++ |
| FC | компилятор языка Fortran |
| FFLAGS | флаги компилятора языка Fortran |
| LDFLAGS | флаги линковщика |
Список переменных среды, используемых в Make и других системах сборки.
09 Основным недостатком Make является чрезмерная простота команд: в правилах сборки не учитываются заголовочные файлы, которые включаются в основные файлы с помощью макросов. Это означает, что при изменении заголовочного файла пересборка основного не произойдет. Это послужило причиной создания более совершенных и высокоуровневых систем сборок. Тем не менее, Make до сих пор используется в небольших проектах, в том числе, в проектах, где нужно собирать не код, а что-то другое. Причина этому — простота использования и наличие Make во всех дистрибутивах Linux.
Meson и Ninja
Meson является современной альтернативой Autotools и CMake, основным недостатком которых является использование макросов, а не полноценного языка программирования для описания правил сборки.
10 Любой проект Meson начинается с дерева директорий, в каждой из которых находится файл для сборки. В meson это файл meson.build . В проектах на C++ с небольшими вариациями используется следующее дерево директорий.
doc # документация src ├── test # код модульных тестов │ ├── component1 # структура папок такая же, │ ├── component2 # как и в основном коде │ └── component3 └── myproject # основной код ├── component1 ├── component2 └── component3
Структура проекта.
11 Здесь myproject — название проекта, componentN — логическая единица проекта.
Как правило, каждая компонента собирается в отдельную библиотеку (или исполняемый файл), которая затем присоединяется к основному исполняемому файлу. В больших проектах из одной компоненты могут получиться несколько библиотек или исполняемых файлов. При такой схеме название проекта и название компоненты являются частью пути до заголовочного файла, а имя файла совпадает с именем класса, который в нем объявлен. В больших проектах кроме класса в файле могут быть объявлены вспомогательные функции или классы. Чтобы использовать класс Ship из компоненты component1 в каком-либо файле проекта, его следует подключить, используя путь относительно директории src .
#include
12 В небольших проектах структура упрощается путем исключения директорий компонент и хранении всех файлов с исходным кодом в директории myproject . Именно такую структуру я вам рекомендую использовать в заданиях.
13 Корневой файл meson.build для вышеописанной упрощенной структуры содержит параметры проекта: название, версию, язык, опции сборки по умолчанию. Команда project должна быть первой командой в корневом файле. Команда subdir исполняет команды из файла meson.build в указанной в качестве аргумента директории.
project( ‘myproject’, # название проекта ‘cpp’, # язык version: ‘0.1.0’, # версия кода meson_version: ‘>=0.50’, # минимально поддерживаемая версия Meson default_options: [‘cpp_std=c++20’] # используемый стандарт C++ ) subdir(‘src’)
Корневой файл meson.build .
# сохранение пути до текущей директории # для подключения заголовочных файлов # в виде src = include_directories(‘.’) subdir(‘myproject’)
Файл src/meson.build .
myproject_src = files([ ‘main.cc’ # список исходных файлов ]) executable( ‘myproject’, # название исполняемого файла include_directories: src, # где ищутся заголовочные файлы sources: myproject_src, # список исходный файлов dependencies: [], # зависимости проекта (если имеются) install: true # устанавливать ли файл )
Файл src/myproject/meson.build .
Для инициализации директории, в которой будет происходить сборка, нужно ввести следующие команды в корне проекта.
meson . build cd build ninja
После первичной инициализации после любого изменения кода достаточно набрать ninja для пересборки проекта. При этом пересоберется только измененная и зависимые от нее части кода.
Pkg-config
14 Для того чтобы подключить библиотеку к вашей программе, достаточно указать директорию с заголовочными файлами, директорию с библиотекой, а также название библиотеки с помощью опции -l . Если библиотека установлена в систему стандартным способом, то, как правило, достаточно только названия. Процесс подключения библиотек к проекту автоматизируется с помощью программы pkg-config , которая по названию пакета выдает флаги компилятора и флаги линковщика, которые необходимы для корректной сборки проекта с этой библиотекой.
| pkg-config —cflags OpenCL | вывести флаги компилятора для подключения библиотеки OpenCL |
| pkg-config —libs OpenCL | вывести флаги линковщика для подключения библиотеки OpenCL |
| pkg-config —cflags ‘OpenCL >= 1.2’ | вывести флаги компилятора для подключения библиотеки OpenCL версии не ниже 1.2 |
| pkg-config —list-all | вывести список библиотек, установленных в системе и имеющих файл pkg-config |
Список команд pkg-config для подключения библиотек.
15 Файл pkg-config для своего проекта обычно делают из шаблона, в котором прописываются директории, в которые устанавливается проект. В Meson это можно сделать автоматически с помощью модуля pkgconfig . Файл установится также автоматически при установке всего проекта.
Name: OpenCL Description: Open Computing Language Client Driver Loader Version: 2.2 Libs: -L/usr/lib64 -lOpenCL Cflags: -I/usr/include
Содержиое файла OpenCL.pc для библиотеки OpenCL.
pkgconfig = import(‘pkgconfig’) pkgconfig.generate( unistdx_lib, version: meson.project_version(), name: ‘unistdx’, description: ‘C++ wrappers for libc’, )
Генерация файла unistdx.pc в Meson для проекта Unistdx.
16 Библиотеки также можно автоматически искать с помощью pkg-config . В Meson это команда dependency . В случае с Make команды поиска прописываются в CXXFLAGS и LDFLAGS .
env CXXFLAGS=»$(pkg-config —cflags OpenCL)» LDFLAGS=»$(pkg-config —libs OpenCL)» make
Подключение библиотеки в Make.
OpenCL = dependency(‘OpenCL’) executable( . dependencies: [OpenCL], . )
Подключение библиотеки в Meson.
Задания
Make 1 балл
17 Напишите Makefile с правилами для сборки программы, состоящей из файлов main.cc и main.hh : первый файл включает второй с помощью #include . Программа должна пересобираться при изменении main.hh . Команды сборки писать не надо, просто укажите зависимости между файлами.
#include «main.hh» int main() return 0; >
Файл main.cc .
Make + pkg-config 1 балл
18 Соберите код из первого задания с библиотекой zlib. Библиотеку подключите с помощью pkg-config .
Meson 1 балл
19 Соберите код из первого задания с библиотекой zlib с помощью Meson.
Git + Meson 2 балла
20 Скачайте проект unistdx с помощью команды git . Соберите его с помощью Meson с флагами компилятора -march=native -O3 и флагом линковщика -flto .
Источник: courses.igankevich.com
Тема 3. Тестирование, отладка, сборка и обеспечение качества по
2. Первым действенным средством автоматического тестирования является генератор тестовых данных (ГТД). Но иногда проще создавать массивы данных вручную. Например, граничные, с различными связями между основными и вспомогательными данными
3. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ РАСПЕЧАТЫВАНИЯ ФАЙЛОВ (ПРОГРАММЫ-УТИЛИТЫ) используются для выдачи на печать файлов, создаваемых испытываемой программой, и позволяют осуществлять визуальный контроль файлов.
4. кОМПАРАТОР ФАЙЛОВ
Компаратор файлов представляет собой программу, которая считывает два файла и выводит на печать их различающиеся элементы.
5. ПРОГРАММЫ-ПРОФИЛИРОВЩИКИ. Профилирование программы оказывается весьма полезным для отладки и тестирования, так как дает информацию о том, какие операторы и сколько раз выполнялись. Профилирование выявляет модули или части программы, которые оказались неиспользованными, и указывает на необходимость продолжения тестирования. Средства профилирования программ предусматривают возможность накопления статистических данных о работе тестируемой системы.
6. Тестовый монитор — это программа, которая пересылает нужные данные на вход тестируемого модуля и накапливает выходные данные, выдаваемые на печать или записываемые в файл. Программу тестового монитора часто называют тестовым драйвером. Назначение этой программы состоит в том, чтобы создавать нужные условия для проверки модулей.
Отладка — это локализация и устранение ошибок. Отладка является следствием успешного тестирования. Это значит, что если тестовый вариант обнаруживает ошибку, то процесс отладки уничтожает ее.
Различают две группы методов отладки:
- аналитические;
- экспериментальные.
- Процесс тестирования. Методы тестирования программ. Методы проектирования тестовых наборов данных. Сборка программ при тестировании. Тестирование модулей. Комплексное тестирование. (контрольная)
- ГОСТ Р ИСО/МЭК 12119-2000: работы по тестированию, протоколы тестирования, отчет о тестировании.
- Основные понятия и характеристики качества программного обеспечения. Структурный анализ качества ПО. Факторы, влияющие на качество программных средств. Особенности измерения и оценивания характеристик качества.
- претензии пользователей по неадекватности функционирования программного продукта;
- претензии пользователей к взаимодействию продукта с другими программными и аппаратными средствами;
- отказы программного продукта в процессе применения по назначению;
- претензии пользователей к замедленному времени работы программного продукта и задержкам представления им промежуточной и выходной информации;
- претензии пользователей к неполноте отражения информации;
- несоответствие хранимых данных, информации, вводимой оператором;
- претензии пользователей к актуальности информации;
- нарушения конфиденциальности информации;
- претензии пользователей к содержанию сопроводительной документации и справочной системе программного продукта.
- Понятие качественного ПО и его характеристики. Стандартизация показателей качества ПО. Базовый международный стандарт ISO 9126:1991. См предыдущий вопрос. И базарь всякую ересь про соотвествие пребованиям тз и бла-бла-бла
Источник: studfile.net
Процесс сборки программы
Программа — совокупность единиц трансляции — отдельных исходных файлов со всеми своими включениями. Процесс сборки программы представляет собой многоэтапное преобразование исходного кода программы, написанной на языке C++, в машинно-зависимый исполняемый код. В соответствии с принципом раздельной компиляции каждый файл исходного текста (translation unit) компилируется в объектный код отдельно от других исходных файлов. Этапами сборки программы являются: 1. препроцессинг (обработка исходных текстов) 2. компиляция (преобразование единиц трансляции, предобработанных исходных файлов, в машинный код) 3. компоновка (или линковка — окончательная сборка исполняемого модуля из единиц трансляции)
Рисунок 2. Этапы сборки программы
В результате выполнения этих этапов компиляции будет создан файл с исполняемым кодом, например, ЕХЕ-файл приложения. Исполняемый код программы исполняется непосредственно процессором целевой платформы. В результате сборки программы на C++ можно создать исполняемые файлы различных типов. Например, статические библиотеки (static library) — код, который подключается во время компиляции компоновщиком и используется в другой программе; динамические библиотеки (dynamic library) то же самое, только библиотека подключается к исполняемой программе во время исполнения, т.е. на лету, динамически; и, наконец, собственно исполняемый код.
Исполнение и отладка
Разработка программы и ее выполнение — это два разных процесса, несмотря на то, что в современных средах разработки они тесно интегрированы. Эти процессы могут выполняться на разных машинах как, например, это происходит при разработке приложений для мобильных телефонов. При запуске программы возможно подключение к ней отладчика, позволяющего останавливать программу в точках остановки (breakpoint), считывать значения ячеек памяти и переменных.
Рисунок 3. Среда разработки
Препроцессор
Перед началом компиляции исходные тексты программы обрабатываются препроцессором. Для управления его работой используются директивы, которые предваряются символом #. Примеры использования препроцессора: ^include //Включить заголовок из из стандартных директориев
^include «header 1 .h» //Включить заголовок из текущего директория ^include ”inc/header2.h» //Включить заголовок из поддиректория inc
// текущего директория
ttdefine PI 3.14 // Заменить PI на текст «3.14» везде ниже по тексту
ttundef PI // Удалить определение и ниже по тексту больше не
//заменять PI на «3.14».
ttdefine sum(a,b) a+b // Заменить sum(l,2) на 1+2
любой текст // Замена Е на «любой текст » и продолжение
//директивы на следующую строку
#if defined(X) ttelse #endif
// Условная компиляция (то же самое что ttifdefX) // альтернативная ветка (ftifndefX or #if !defined(X)) //Конец блока условной компиляции #if, ttifdef
#ifX>200 // Сравнение с константой
int table[X]; //Использование в коде при определении переменной
ttendif // Конец блока условной компиляции #if, ttifdef