Большинство курсов по программированию основываются на быстром старте. Где на первом уроке уже предлагается написать первую программу, что то вроде “Hello, world!”. Которая оказывается набором эльфийских слов для начинающего программиста. И, к сожалению, остается таковым для большинства. Дело в том, что отсутствует понимания того, что происходит.
Как текст на английском языке становится понятным для нашего ПК, гаджета, МК?
Ну а у кого-то и такого вопроса не возникает, потому что нет понимания того, что такое вычислительная система (в частности ПК, гаджет, или Мк). Давайте немного развеем пелену и приблизимся к понимаю того, что же такое ЭВМ в целом.
Для начала немного определений.
Вычисли́тельная маши́на, счётная маши́на — механизм, электромеханическое или электронное устройство, предназначенное для автоматического выполнения математических операций.
Прародителями наших ПК были именно калькуляторы, как это не иронично. Но тогда они назывались гордо, вычислительными машинами. Некоторых из них были механическими, какие, появившиеся позже стали работать на электричестве. Но всех их объединяло одно, они могли считать числа. Выполнять арифметические операции над ними. В дальнейшем с той же целью стали разрабатывать и компьютеры.
Что такое компиляция, линковка? Что такое run time?
Первые из них вовсе не были персональными, а очень дорогими и огромными ЭВМ, которые даже не каждая компания могла себе позволить. Со временем ситуация изменилась. Но не принцип.
Процессор нашего ПК по прежнему продолжает считать. В состав каждого процессора входит несколько основных блоков.
Набор регистров — это специфическая память, характерная именно для процессоров, отличается от остальной крайне высоким быстродействием.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) — устройство, часть процессора, предназначенная для выполнения арифметических и логических операций. Например, оно может сложить два числа. Или выполнить логическое “И” между ними, но об этом мы поговорим когда будем обсуждать мат. Логику.
Устройство управления (УУ) — это то, что определяет логику работы нашего процессора. Если АЛУ может вычислить что-то, то УУ говорить ему, что нужно вычислить.
Во всех современных процессорах существует еще много всего интересного, например кэш, но об этом мы поговорим, когда затронем архитектуру более серьезно.
А теперь самое сложное и важное. Как эльфийские магические руны, превращаются в понятный для железа язык? Для начала поймем, что же является для “железа” понятным языком? Многие слышали о каких-то там байтах и битах. 0-лях и 1-цах.
Введем понятия байта и бита.
Бит — единица измерения количества информации.
Байт = 8 бит.
Думали будет сложно? Вы правы. Дело в том, что дать понятия определению количества информации очень сложно и в каждой области оно может немного меняться. В информатики, может зайти речь о знании и не знании, о том, что текст может нести полезную информацию, а может не нести. В электронике, бит может быть интерпретирован как Uпитания, появившийся на выходе или хранящийся в ячейке памяти.
Этапы компиляции на Си: предобработка, трансляция, компоновка
Так вот. Любая ЭВМ способна понимать и манипулировать лишь напряжением. Есть напряжение — это 1-ца. Нету, значит 0. Именно так все и кодируется. Внезапный переход от программирования в текстовом редакторе к электронике, но он очень важен.
В программировании, на мой взгляд, можно считать бит — единицей информации, которая сообщает нам что то, говорит о событии или о каком-то конкретном значении. Все числа в итоге кодируются с помощью бит в двоичной системе и могут быть представлены человеку как в двоичном виде, так и в десятичном, не редко используется 16-типичная форма записи (HEX). Связанно это с удобством представления байта в HEX. Байт как правило является не делимой величиной, компьютер не способен работать с объемом данных менее одного байта.
Еще вам стоит знать о двоичном представлении числа, но информации о двоичной и иных системах в интернете очень много, и проблем изучить самостоятельно не возникнет. Излагать его здесь будет не лучшей идеей, поскольку он сильно нагрузит конкретную статью, более конкретно мы его заденем когда поговорим о типах данных.
Для примера продемонстрирую представление числа 8
0b00001000(BIN) = 8(DEC) = 8(HEX)
HEX — 16-ричная
DEC — десятичная (наша, человеческая)
BIN — бинарная или двоичная
Стоит понимать, что независимо от системы, числа можно складывать, умножать, вычитать и делить. А так-же выполнять иные операции.
Я понял, что у нас образовался пробел. Вам сложно понять, как это хранится. Давайте представим, что память, будь то оперативная или регистровая, о которой мы говори ранее. Это такая микросхема, которая может поддерживать нужное напряжение, максимальное (U питания) или минимальное, 0. В зависимости от того, что ей было сказано делать. Которые позже интерпретируются как биты, а группы по 8 таких микросхем, лучше сказать структур, образуют ячейки в 1 байт памяти. Такие ячейки могут быть сгруппированы в большие интегральные схемы. (интегральные, это те, которые объединены в одном корпусе)
Сложна. Согласен. Но не стоит бояться, в следующих статьях мы будем рассматривать это по кусочкам, и более подробно, а пока что то что мы имеем, вполне достаточно, что бы перейти к компиляции.
И так, существует два варианта сделать так, что бы наш код на эльфийском был выполнен компьютером. Компилировать или интерпретировать.
«Пример кода на языке С++»
Компиляция — это процесс преобразования кода (эльфийских рун) в понятный компьютеру, машинный код. Машинный код, это и есть последовательность тех самых битов, объединенных в байты. Процесс компиляции крайне сложен, для высокоуровневых языков и включает себя множество этапов. Но если взглянуть в общем, то мы получаем постоянные преобразования и проверки правильности.
Сначала наш код будет проверен, преобразован в специальные таблицы, которые будут представлением того же кода, но более структурированным и подготовленным к преобразованию в ассемблерный код. Далее на их основе будет получен код на языке ассемблера, о котором мы говорили в первой вводной статье по программированию, а позже он преобразовывается в машинный код.
Интерпретация — этот вид выполнения кода не требует компиляции и имеет свои плюсы и минусы. Его суть схожа, но как правило команды кода, который интерпретируется выполняются не самим процессором, а специальной программой интерпретатором. Python является языком программирования, который способен интерпретироваться.
Но сегодня нам интересна именно компиляция. И так, мы выяснили что наш код превратится в машинные команды. Но что это такое?
Машинная команда представляет собой закодированное по определенным правилам указание процессору на выполнение некоторой операции или действия.
То есть это инструкция для того самого устройства управления, о котором мы говорили ранее.
Получая ее, УУ определяет что идет следом, это может быть другая инструкция или данные для этой инструкции. Возможно, ему поступила команда на сложения двух чисел и следом за ней идут два значения для сложения. Тогда УУ отправит их АЛУ, и сообщит о том, что их нужно сложить. Примерно так все и работает.
Стоит так же понимать, что набор инструкций у каждого процессора свой, именно поэтому, как я уже говорил в прошлой статье существует множество ассемблеров. Но вы скажете, С++ ведь един для всех. Если вы вспомните, что прочти пару минут назад про компиляцию, то заметите что после получения специальных таблиц, происходит преобразования их в ассемблерный код. Именно в этот момент, все еще универсальные данные, которые изменили свое представление в удобное для нашего компилятора, можно преобразовать в необходимый ассемблер, для AMD или Intel, а может быть AVR или STM, ARM и прочие.
Именно в этом суть высокоуровневого программирования, о котором более подробно мы поговорим, наверное, в следующей статье. Затронем базовые конструкции С++. Разберем код первой программы, на языке C++.
Источник: dzen.ru
Системы сборки и проекты C/C++ в Visual Studio
Visual Studio можно использовать для изменения, компиляции и сборки любой базы кода C++ с полной поддержкой IntelliSense без преобразования этого кода в проект Visual Studio или компиляции с помощью набора инструментов MSVC. Например, можно изменить кроссплатформенный проект CMake в Visual Studio на компьютере Windows, а затем скомпилировать его для Linux с помощью g++ на удаленном компьютере Linux.
Компиляция C++
Сборка программы C++ — это компиляция исходного кода из одного или нескольких файлов и последующее связывание этих файлов в исполняемый файл (EXE), библиотеку динамической загрузки (DLL) или статическую библиотеку (LIB).
Процесс базовой компиляции C++ состоит из трех основных этапов.
- Препроцессор C++ преобразует все определения #директив и макросов в каждом исходном файле. При этом создается единица трансляции.
- Компилятор C++ компилирует каждую единицу трансляции в объектные файлы (OBJ), применяя заданные параметры компилятора.
- Компоновщик объединяет объектные файлы в один исполняемый файл, применяя заданные параметры компоновщика.
Набор инструментов MSVC
В набор инструментов компилятора MSVC (также называемого цепочкой инструментов или средствами сборки) входят компилятор, компоновщик, стандартные библиотеки и связанные служебные программы Microsoft C++. Они включены в состав в Visual Studio. Вы также можете скачать и использовать набор инструментов командной строки в качестве бесплатного автономного пакета. Дополнительные сведения см. в статье Средства сборки для Visual Studio на странице Загрузки Visual Studio.
Вы можете создавать простые программы, вызывая компилятор MSVC (cl.exe) непосредственно из командной строки. Следующая команда принимает один файл исходного кода и вызывает cl.exe для создания исполняемого файла с именем hello.exe:
cl /EHsc hello.cpp
Здесь компилятор (cl.exe) автоматически вызывает препроцессор и компоновщик C++ для создания окончательного выходного файла. Дополнительные сведения см. в статье Сборка из командной строки.
Системы сборки и проекты
Большинство реальных программ используют некую систему сборки для управления сложностями компиляции нескольких исходных файлов для нескольких конфигураций (для отладки и выпуска), нескольких платформ (x86, x64, ARM и т. д.), настраиваемых шагов сборки и даже нескольких исполняемых файлов, которые должны быть скомпилированы в определенном порядке. Вы выполняете настройки в файле конфигурации сборки, а система сборки принимает этот файл в качестве входных данных перед вызовом компилятора. Набор файлов исходного кода и файлов конфигурации сборки, необходимых для создания исполняемого файла, называется проектом.
Далее приведены различные варианты для проектов Visual Studio — C++.
- Создайте проект Visual Studio с помощью интегрированной среды разработки Visual Studio и настройте его, используя страницы свойств. Проекты Visual Studio создают программы, работающие в Windows. Общие сведения см. в статье Компиляция и сборка в документации по Visual Studio.
- Откройте папку, содержащую файл CMakeLists.txt. Поддержка CMake интегрирована в Visual Studio. Интегрированную среду разработки можно использовать для редактирования, тестирования и отладки без изменения файлов CMake. При этом вы можете работать в том же проекте CMake, что и другие пользователи, которые могут использовать другие редакторы. Поэтому CMake является рекомендуемым вариантом для кроссплатформенной разработки. Дополнительные сведения см. в статье Проекты CMake.
- Откройте свободную папку исходных файлов, где нет файла проекта. Для создания файлов в Visual Studio будет использоваться эвристика. Это простой способ компиляции и запуска небольших консольных приложений. Дополнительные сведения см. в статье Проекты «Открыть папку» для C++.
- Откройте папку, содержащую файл makefile или любой другой файл конфигурации системы сборки. Вы можете настроить Visual Studio для вызова любых произвольных команд сборки, добавив файлы JSON в папку. Дополнительные сведения см. в статье Проекты «Открыть папку» для C++.
- Откройте файл makefile Windows в Visual Studio. Дополнительные сведения см. в разделе Справочник по программе NMAKE.
Использование MSBuild из командной строки
Вы можете вызвать систему MSBuild из командной строки, передав ей VCXPROJ-файл вместе с параметрами командной строки. Для реализации этого подхода требуется хорошее понимание MSBuild, а использовать его рекомендуется только в случае необходимости. Дополнительные сведения см. в разделе MSBuild.
В этом разделе
Проекты Visual Studio
Создание, настройка и сборка проектов C++ в Visual Studio с помощью собственной системы сборки (MSBuild).
Проекты CMake
Создание, сборка и развертывание проектов CMake в Visual Studio.
Проекты в виде папок
Создание, сборка и развертывание проектов C++ в Visual Studio с помощью любой произвольной системы сборки или без нее.
Сборки выпуска
Создание и устранение неполадок оптимизированных сборок выпуска для развертывания в системах конечных пользователей.
Использование набора средств MSVC из командной строки
Описание использования компилятора C/C++ и средств сборки непосредственно из командной строки, а не с помощью интегрированной среды разработки Visual Studio.
Создание библиотек DLL в Visual Studio
Создание, отладка и развертывание библиотек DLL (общих библиотек) C/C++ в Visual Studio.
Создание изолированных приложений и параллельных сборок C/C++
Описывает модель развертывания для классических приложений Windows, основанную на концепции изолированных приложений и параллельных сборок.
Настройка проектов C++ для 64-разрядных целевых объектов с архитектурой x64
Нацеливание на 64-разрядное оборудование с архитектурой x64 с использованием средств сборки MSVC.
Настройка проектов C++ для процессоров ARM
Нацеливание на оборудование ARM с использованием средств сборки MSVC.
Оптимизация кода
Оптимизация кода различными способами, включая программную оптимизацию.
Настройка программ для Windows XP
Нацеливание на Windows XP с использованием средств сборки MSVC.
Справочные сведения о сборке C/C++
Содержит ссылки на справочные статьи о сборке программ на C++, о параметрах компилятора и компоновщика, а также о различных средствах сборки.
Источник: learn.microsoft.com
Name already in use
A tag already exists with the provided branch name. Many Git commands accept both tag and branch names, so creating this branch may cause unexpected behavior. Are you sure you want to create this branch?
Cancel Create
How-to-compile-project / docks / Makefiles.md
- Go to file T
- Go to line L
- Copy path
- Copy permalink
This commit does not belong to any branch on this repository, and may belong to a fork outside of the repository.
Cannot retrieve contributors at this time
327 lines (256 sloc) 13.1 KB
- Open with Desktop
- View raw
- Copy raw contents Copy raw contents Copy raw contents
Copy raw contents
Для кого и для чего
Для всех. Для автоматизации сборки вашего проекта. Сборка — это когда из файликов вашего проекта собирается исполняемый файл.
Это макро процессор, который преобразовывает вашу программу для дальнейшего компилирования. На данной стадии происходит работа с препроцессорными директивами. Например, препроцессор добавляет заголовочные файлы в код (#include) , убирает комментирования, заменяет макросы (#define) их значениями, выбирает нужные куски кода в соответствии с условиями #if, #ifdef и #ifndef .
На этом этапе не происходит компиляция как такова. Происходит вставка все заголовочных файлов, дефайнов и уже полученный файл потом компилируется. Используем флаг -E
gcc -E main.c -o 1.txt
В файле 1.txt будет настоящий код вашей программки, который будет компилироваться.
На данном шаге компилятор выполняет свою главную задачу — компилирует, то есть преобразует полученный на прошлом шаге код без директив в ассемблерный код. Это промежуточный шаг между высокоуровневым языком и машинным (бинарным) кодом.
gcc -S main.c -o main.s
Так как x86 процессоры исполняют команды на бинарном коде, необходимо перевести ассемблерный код в машинный с помощью ассемблера.
Ассемблер преобразовывает ассемблерный код в машинный код, сохраняя его в объектном файле (файле с расширением .о)
as main.s -o main.o
Компоновщик (линкер) связывает все объектные файлы и статические библиотеки в единый исполняемый файл, который мы и сможем запустить в дальнейшем.
gcc main.o -o bin
bin — исполняемый файл
Объединение этапов Когда мы пишем
gcc main.c -o bin
И получаем из файлика с исходным кодом исполняемый файл. Но мы же не пишем руками все эти флаги, верно? Потому что, если в явном виде не указан один из флагов выше, то выполняются все четыере этапа сборки в исполняемый файлы.
Если у нас все в одном файле, то проблем нет. А если в проекте несколько файлов? Руками каждый раз компилировать и линковать файлы каждый достаточно грустно. Давайте автоматизирум?
В качествет тестового примера предлагаю скачать данные из репозитория: https://github.com/Klavishnik/How_to_fuzz_lab
Там уже есть Makefile. Мы напишем свой. В данном проекте есть три файлика
project │ ├── lib │ └──string.c │ └──string.h │── main.c
Нам нужно отдельно скомпилировать файлы нашей папки lib и main.c
Выполним следующие команды (будем использовать компилятор clang. Он круче)
clang -c main.c -o main.o clang -c lib/string.c -o string.o clang main.o string.o -o bin -lreadline
Флагом -c мы объединяем два этапа — компиляция и ассемблирования. Из файла с исходным кодом получаем объектный файлик. Флагом -o в янвном виде указываем название файла, который у нас получится в результате выполнения команды.
На этапе линковки мы также подключаем динамические (shared) библиотеки. Так для этой задачи мы заиствовали фнукцию из билиотки readline. Данная библиотека есть в системе. Чтобы использовать функцию, мы должны прилинковать данную библиотеку флагом -lreadline
Для автоматизации сборки есть ряд программ, но все они инкапсулируют работу программы make . Данная утилитка принимает на вход Makefile (именно с таким названием).
Создаем данный флайик и пишем туда следующее:
all: clang -c main.c -o main.o clang -c lib/string.c -o string.o clang main.o string.o -o bin -lreadline
Теперь, если находясь внутри папки мы запустим make make То просиходит следующее:
make начинает искать внутри директории Makefile и если находит, выполянет стадию all .
Все, простейший makefile написан. Вы автоматизировали сборку своего проекта.
Что же такое all ? Make работает стадиями, которые принимает в качестве аргумента. Если аргумента нет, то make выполняет стадию all . Т.е. в Makefile должна быть стадия all. Как описать стадию?
Добавим к файлику выше еще одну стадию. Пишем название, например clean Далее, нажимет Enter и tab (табаемся). Все что внутри стадии должно быть с отступом. Пишем:
clean: rm -rf *.o rm bin
make clean
То внутри папки будут удалены все файлики с расширением .o, а также исполняемый файлик bin.
Т.е. make в качестве аргумента примет название той стадии, которую нужно выполнить. А как выполнить несколько стадий?
Изменим Makefile вот так:
all: build clean build: clang -c main.c -o main.o clang -c lib/string.c -o string.o clang main.o string.o -o bin -lreadline clean: rm -rf *.o rm bin
Старую стадию all мы заменили на стадию build . В стадии all появился вызов стадий build и clean Теперь, вызвав просто make мы выполним обе стадии, т.е. скопмилируем проект и удалим все новые файлы.
Напоминаю, чтобы вызвать конкретную стадию, пишем:
make build make clean
Так мы по очереди вызвали обе стадии.
all: build clean build: clang -c main.c -o main.o clang -c lib/string.c -o string.o clang main.o string.o -o bin -lreadline debug: clang -c main.c -o main.o -g clang -c lib/string.c -o string.o -g clang main.o string.o -o bin -lreadline clean: rm -rf *.o rm bin
Тут мы добавили стадию debug — в ней добавлены отладочные стадии при компиляции. Это пригодится, если придется отлаживать программу с помощью gdb .
Makefile который не Makefile
А если у нас Makefile имеет другое название? Например file_make? Используй флаг -f
make -f file_make make debug -f file_make
Слышали про переменные? Раскрою секрет — в make они тоже есть.
CC — так мы назвали переменную. Вообще это стандартное название ( CC — compiler C) для переменной, которая хранит компилятор для Си.
CC=clang all: build clean build: $(CC) -c main.c -o main.o $(CC) -c lib/string.c -o string.o $(CC) main.o string.o -o bin -lreadline debug: $(CC) -c main.c -o main.o -g $(CC) -c lib/string.c -o string.o -g $(CC) main.o string.o -o bin -lreadline clean: rm -rf *.o rm bin
Тут мы заменили clang на переменную CC. Чтобы make подставил значение переменной, при её вызове нужно использовать значок доллара $.
Некоторые флаги, например флаг -g или 02 — это флаги компилятора. Их нужно ставить на этапе компиляции .
Для флагов компилятора есть стандартная переменная CFLAGS.
Сделаем ткаой код:
CC=clang CFLAGS=-g all: build clean build: $(CC) -c main.c -o main.o $(CC) -c lib/string.c -o string.o $(CC) main.o string.o -o bin -lreadline debug: $(CC) -c main.c -o main.o $(CFLAGS) $(CC) -c lib/string.c -o string.o $(CFLAGS) $(CC) main.o string.o -o bin -lreadline clean: rm -rf *.o rm bin
Переменная LD и LDFLAGS
LD — это линковщик. В нашей ситуации компилятор и линковщик — одинаковы, поэтому данной переменной переопределять его не будем. А вот LDFLAGS — это флаги линковки. Это -lm и -lreadline
CC=clang CFLAGS=-g LDFLAGS=-lreadline all: build clean build: $(CC) -c main.c -o main.o $(CC) -c lib/string.c -o string.o $(CC) main.o string.o -o bin -$(LDFLAGS) debug: $(CC) -c main.c -o main.o $(CFLAGS) $(CC) -c lib/string.c -o string.o $(CFLAGS) $(CC) main.o string.o -o bin -lreadline clean: rm -rf *.o rm bin
Переменная на то и переменная, что её можно определить любую. Например, я хочу добавить санитайзеры к нашему проектуи под это дело сделаю свою переменную ASAN
CC=clang CFLAGS=-g LDFLAGS=-lreadline ASAN=-fsanitize=address all: build clean build: $(CC) -c main.c -o main.o $(CC) -c lib/string.c -o string.o $(CC) main.o string.o -o bin -$(LDFLAGS) debug: $(CC) -c main.c -o main.o $(CFLAGS) $(ASAN) $(CC) -c lib/string.c -o string.o $(CFLAGS) $(ASAN) $(CC) main.o string.o -o bin -lreadline $(ASAN) clean: rm -rf *.o rm bin
Переопредление переменных из системы
Удалим из Makefile’a переменную СС
CC=clang
и выполним make .
Ошибок не будет — код соберется. Почему? Потому что СС это стандартная переменная и она определена в системе. На сервере это сс (а это clang).
Переменные можно переоределить внутри системы
Допустим, хочу не clang , а gcc в качестве компилятора
Пишу в консоли (не в Makefile)
export CC=gcc
Данной коммандой мы переоделели переменную оболочки. Выполним make И видим, что сборка пошла с gcc.
Чтобы убрать переменную в оружении
unset CC
Источник: github.com