В чем набрать и чем собрать C++ проект
Общие:
Система сборки:
Make — [античность] мастодонт и заслуженный ветеран систем сборки, которого все никак не хотят отпустить на пенсию, а заставляют везти на себе все новые и новые проекты. Это очень низкоуровневая тулза со своим специфичном языком, где за пробел вместо таба вам сразу же грозит расстрел на месте. С помощью make можно сделать все, что угодно — билд любой сложности, но за это придется заплатить усилиями для написания скрипта, а также его поддержки в актуальном состоянии. Переносить логику билда из проекта в проект также будет накладно. Существуют некие современные «заменители» make-а: типа ninja и jam, но сути они не меняют — это очень низкоуровневые инструменты. Так же, как и на ассемблере можно написать все что угодно, только стоит ли?
CMake — [средневековье] первая попытка уйти от низкоуровневых деталей make-а. Но, к сожалению, далеко уйти не удалось — движком здесь служит все тот же make для которого CMake генерирует огромные make-файлы на основе другого текстового файла с более выскоуровневым описанием билда. По схожему принципу работает и qmake. Такой подход напоминает мне красивый фасад старого деревянного дома, который заботливо обшили свежим пластиком. CMake стабильная и хорошо зарекомендовавшая себя система, есть даже встроенная интеграция с Eclipse, но, к сожалению, мне не подошла потому что противоречит части требований изложенных в начале статьи. Под Linux все вроде бы хорошо, но если нужно построить тот же проект под Windows с помощью MSVC — а я предпочитаю нативный компилятор MinGW-шному, будут сгенерированы файлы для NMake. Т.е. зависимости на еще одну тулзу и разные команды на сборку для другой платформы. И все это следствия чуток кривоватой архитектуры, когда основная часть работы выполняется другими «помощниками».
Ant — [эпоха возрождения] своеобразный клон make для Java. Скажу честно, я потратил совсем немного времени для проверки Ant (а так же Maven) в качестве билд системы для C++. И у меня сразу же появилось ощущение что поддержка С++ здесь чисто «для галочки» и недостаточно развита. К тому же даже в Java проектах Ant уже используется достаточно редко. В качестве языка сценария (так же как и для Maven) здесь выбран XML — этот гнусный птичий язык :). Этот факт оптимизма мне совсем не прибавил для дальнейшего погружения в тему.
SCons — [новые времена] самодостаточная, кросплатформенная билд система, написанная на Python. SCons одинаково хорошо справляется как с Java так и с C++ билдами. Зависимости хидеров для инкрементальной сборки отрабатываются корректно (насколько я понял создается некая база данных с метаданными билда), а на Windows «без бубна» работает MSVC. Язык сценария сборки — Python. Весьма достойная система, и я даже хотел закончить свои изыскания на ней, но как известно, нет пределу совершенства, и при более детальном осмотре выявились некоторые минусы в свете вышеизложенных требований.
Нет никаких абстрактных настроек для компилятора, поэтому если, например, возникнет необходимость сменить тулчейн, возможно, понадобиться искать места в билд скрипте для внесения изменений. Те же макросы придется прописывать с вложенными условиями — если это Виндовс то сделай так, если это GCC сделай так и т.д.
Нет поддержки удаленных артефакториев и высокоуровневой зависимости одного билда на другой.
Общая архитектура построена так, что так называемые user defined builders существуют практически изолированно и нет возможности заиспользовать уже существующую логику билда, чтобы дополнить ее своей через несложный плагин. Но в целом это достойный выбор для небольших проектов.
Gradle [современность] — у меня уже был позитивный опыт использования Gradle для Java и Kotlin проектов и я возлагал на него большие надежды.
Для JVM языков в Gradle очень удобная концепция работы с библиотеками, необходимыми для построения проекта (билд зависимостями):
Но, оказалось, что есть и «новые» плагины для поддержки C++: `cpp-application` — для приложений, `cpp-library` для библиотек: статических и динамических и наконец `cpp-unit-test` для юнит тестирования. И это было то что я искал! 🙂
Структура папок проекта по умолчанию похожа на проект для Java:
Кстати, билд скрипт — обычно build.gradle, это DSL языка Groovy или Kotlin (build.gradle.kts) на выбор. Внутри скрипта всегда доступен Gradle API и API добавленных в скрипт плагинов.
Для библиотек можно выбрать тип: статическая или динамическая (или собрать оба варианта).
По умолчанию сконфигурированы два варианта построения: Debug (gradle assemble) и Release (gradle assembleRelease).
Принцип запуска юнит тестирования такой же как в Java: gradle test выполнит постройку основного компонента, потом тестов, если они есть в папке src/test/cpp, а затем выполнит тестовое приложение.
Пресловутые дефайны можно задавать абстрактно — Gradle сам сгенерирует необходимые параметры компилятора. Есть еще несколько абстрактных настроек типа оптимизации, отладочной информации и т.д.
Из коробки поддерживаются GCC, Microsoft Visual C++, CLang.
Система плагинов очень развита, а архитектура расширений устроена удобно — можно взять готовую логику и задекорировать/расширить ее. Плагины бывают двух видов: динамические, которые пишутся прямо на Groovy и встраиваются в скрипт или написанные на Java (или на другом языке с JVM) и скомпилированные в бинарные артефакты. Для плагинов существует бесплатный Gradle-артифакторий, в котором любой желающий может разместить свой плагин, который будет доступен всем. Что успешно и проделал автор этой статьи 🙂 но об этом чуть позже.
Хотелось бы подробнее остановиться теперь на системе работы с бинарными компонентами в Gradle для C++: она почти такая же как в Java! Билд зависимости работают практически так же как я описал выше.
Возьмем для примера композитный билд:
А все остальное проделает Gradle! Добавит в компилятор путь для поиска заголовочных файлов utils и прилинкует бинарь библиотеки.
И все это одинаково хорошо сработает как под Linux GCC, так и под Windows MSVC.
Инкрементальная сборка, естественно, тоже замечательно работает и при изменении хидеров в utils будет перестроен app.
Как оказалось, в Gradle пошли дальше и реализовали возможность выкладывать C++ артефакты в Maven Repository! Для этого используется стандартный `maven-publish` плагин.
В скрипте необходимо указать репозиторий куда вы хотите выложить свой артефакт и сделать gradle publish (или gradle publishToMavenLocal для локальной публикации). Gradle сбилдит проект и
выложит в специальном формате — с учетом версии, платформы, архитектуры и варианта билда.
Выкладываются сами бинарные файлы библиотек и публичные заголовочные файлы — из папки src/main/public.
Понятно что выложить С++ артефакт на Maven Cental нельзя — он не пройдет обязательные проверки системы. Но поднять Maven репозиторий в сети совсем нетрудно, а для локального репозитория вообще ничего делать не нужно — это просто папка на диске.
Теперь если вы хотите использовать в своем проекте чью-то библиотеку вы можете написать в билд скрипте что-то вроде:
Здесь говориться что для юнит тестирования нужно использовать артефакт gtest версии 1.8.1 из Maven репозитория.
Это, кстати, вполне реальный репозиторий в котором выложен мой билд Google Test v1.8.1, простроенный с помощью Gradle для Windows и Linux x86_64.
Естественно, что всю низкоуровневую работу по конфигурированию компилятора и линковщика для работы с внешним компонентом Gradle берет на себя. Вам достаточно заявить о своих намерениях использовать такую-то библиотеку с такой-то версией из такого-то репозитория.
Для интеграции с IDE в Gradle есть два встроенных плагина для Visual Studio и XCode. Они хорошо работают, за исключением того что Visual Studio плагин игнорирует код юнит тестов из папки src/test/cpp и генерирует проект только для основного кода.
Теперь пришло время поговорить об IDE и о том как подружить их с Gradle
NetBeans 8.1/10.0 — доводилось пользоваться этим IDE для Java, запомнился как неплохой и легковесный софт со всем необходимым функционалом. Для C++ у него есть плагин разработанный не сообществом, а непосредственно NetBeans. Для C++ проектов существует довольная жесткая зависимость на make и gcc. Редактор кода неторопливый. В генераторе шаблонного кода не нашел очень простую вещь: добавляем новый метод в заголовочном файле класса — нужно сгенерировать тело метода в cpp файле — не умеет. Степень «понимания» кода средняя, вроде бы что-то парсит, а что-то нет. Например, итерирование по мапе с автоитератором для него уже сложновато. На макросы из Google Test ругается. Закастомизировать билд команды проблематично — на Linux при доступном gcc и make (это при том что используется уже другая билд система) сработает, на Windows потребует MinGW, но даже при его наличии откажется построить. В целом работа в NetBeans с C++ возможна, но комфортной я бы ее не назвал, наверное, надо очень любить эту среду, чтобы не замечать разные ее болячки.
KDevelop 5.3.1 — когда-то задумывался как инструмент разработчика для KDE (Linux), но сейчас есть версия и под Windows. Имеет быстрый и приятный редактор кода с красивой подсветкой синтаксиса (основан на Kate). Закостомизировать левую билд систему не получится — для него основная система сборки CMake. Толерантно относится к MSVC и Windows SDK заголовкам, во всяком случае printf и std::string точно не приводят его в ступор как Eclipse CDT. Очень шустрый помощник по написанию кода — хорошие варианты завершения предлагает почти сразу во время набора текста. Имеет интересную возможность по генерации шаблонного кода: можно написать свой шаблон и выложить его онлайн. При создании по шаблону можно подключиться к базе данных готовых шаблонов и загрузить понравившийся. Единственное что расстроило: встроенный шаблон по созданию нового класса криво работает как под Windows так и под Linux. Wizard-а по созданию класса имеет несколько окон, в которым можно много чего настроить: какие конструкторы нужны, какие члены класса и т.д. Но на финальной стадии под Windows выскакивает какая-то ошибка успеть разглядеть текст которой невозможно и создаются два файла h и cpp размером 1 байт. В Linux почему-то нельзя выбрать конструкторы — вкладка пустая, а на выходе корректно генерится только заголовочный файл. В общем-то, детские болезни для такого зрелого продукта смотрятся как-то несерьезно.
QtCreator 4.8.1 (open source edition) — наверное, услышав это название, Вы недоумеваете, как сюда затесался этот монстр заточенный под Qt с дистрибутивом в гигабайт с гаком. Но речь идет о «легкой» версии среды для generic проектов. Его дистрибутив весит всего около 150 Мб и не тащит с собой вещи специфичные для Qt: download.qt.io/official_releases/qtcreator/4.8.
Собственно, он умеет делать почти все, о чем я написал в своих требованиях, быстро и корректно. Он парсит стандартные заголовки как Windows так и Linux, кастомизируется под любую билд систему, подсказывает варианты завершения, удобно генерит новый классы, тела методов, позволяет выполнять рефакторинг и навигацию по коду. Если хочется просто комфортно работать, не думая постоянно о том, как побороть ту или иную проблему есть смысл присмотреться к QtCreator-у.
Собственно, осталось рассказать о том, чего мне не хватило в Gradle для полноценной работы: интеграция с IDE. Чтобы билд система сама сгенерировала бы проектные файлы для IDE, в которых уже были бы прописаны команды для построения проекта, перечислены все исходные файлы, необходимы пути для поиска заголовочных файлов и определения.
Для этой цели мной был написан плагин для Gradle `cpp-ide-generator` и опубликован на Gradle Plugin Portal.
Плагин может использоваться только совместно с `cpp-application`, `cpp-library` и `cpp-unit-test`.
Вот пример его использования в build.gradle:
Плагин поддерживает интеграцию со всеми вышеперечисленными графическими средами разработки, но в конфигурационном блоке плагина — ide можно отключить поддержку ненужных IDE:
Если параметр autoGenerate выставлен в true, проектные файлы для всех разрешенных IDE будут автоматически генерироваться прямо во время билда. Также в режиме автоматической генерации проектные файлы будут удаляться при очистке билда: gradle clean.
Поддерживается инкрементальная генерация, т.е. обновляться будут только те файлы, которые требуют реального обновления.
Вот список целей, которые добавляет плагин:
Второй плагин, который мне пришлось сделать, называется `cpp-build-tuner` и он также работает в паре с cpp-application`, `cpp-library` и `cpp-unit-test`.
У плагина нет никаких настроек, его достаточно просто зааплаить:
Плагин выполняет небольшие манипуляции с настройками тулчейнов (компилятора и линковщика) для разных вариантов билда — Debug и Release. Поддерживаются MSVC, gcc, CLang.
Особенно это актуально для MSVC, потому что по умолчанию в результате релизного билда Вы получите «жирный», не эстетичный бинарь с дебажной информацией и статически прилинкованной стандартной библиотекой. Часть настроек для MSVC я «подсмотрел» в самой Visual Studio, которые по дефолту он добавляет в свои C++ проекты. Как для gcc/CLang так и для MSVC в профиле Release включаются link time optmizations.
Заметка: Плагины проверялись с последней версией Gradle v5.2.1 и не тестировались на совместимость с предыдущими версиями.
Исходные коды плагинов, а так же простенькие примеры использования Gradle для библиотек: статических и динамических, а так же приложения, которое их использует можно посмотреть: bitbucket.org/akornilov/tools дальше gradle/cpp.
Так же в примерах показано, как пользоваться Google Test для юнит тестирования библиотек.
Версии QtCreator под Windows старше 4.6.2 (и по крайней мере, на момент написания этих строк, до 4.10 включительно) «разучились» понимать SDK MSVC. Все из пространства std:: подчеркивают красным и отказываются индексировать. Поэтому, на данный момент, версия 4.6.2 наиболее подходящая для работы под Windows.
Была выпущена новая версия плагина cpp-build-tuner v1.0 (и cpp-ide-generator v0.5 – небольшие улучшения).
1) В cpp-build-tuner добавлен блок конфигурации.
lto (булевое значение) –разрешает или запрещает LTO для релизного билда. По умолчанию включено.
gtest (строка) – добавлет поддержку Google Test для юнит тестов. На данный момент поддерживается только версия 1.8.1 для GCC, MinGW-W64, и MSVC.
libraries (контейнер) – список библиотек для линковки. Внутри контейнера есть три поля (список строк): common – библиотеки для любой платформы, windows – только для Windows и linux – только для Linux.
libDirs (контейнер) – список папок для поиска библиотек линковщиком. Структура контейнера такая же как и у списка библиотек.
В связи со сменой хостинга плагинов, была изменена группа:
Лучшие компиляторы кода и IDE для C++
Рассказываем о лучших компиляторах и инструментах для разработки на С++.
Что такое компилятор C++?
Если в двух словах, то это утилита, которая преобразует написанный человеком код в язык, понятный для компьютера.
Если подробнее, то сначала надо обратиться к тому, как работает программный код. Компьютеры понимают только машинный язык (ассемблер), представляющий собой чередующиеся нули и единицы. Других прямых механизмов взаимодействия между компьютеров и человеком не существует.
Программировать, используя только бинарные символы, конечно, можно. Но это займет неприлично много времени и в несколько раз усложнит процесс разработки программного обеспечения любого порядка (разработчики превратятся в вымирающий вид). Поэтому люди придумали языки программирования более высокого класса, чтобы было легче взаимодействовать с ПК.
Ассемблер общается с аппаратным обеспечением напрямую. Языкам в духе C и C++ требуется компилятор, который сможет превратить более очеловеченный код в машинный. Похожим образом работают более «высокие» языки наподобие JavaScript и Python. Только они сначала преобразуются в С++, а потом в ассемблер. Все сводится к одному.
И мы снова возвращаемся к процессорам, которые понимают только нули и единицы. Для них нужен переводчик, который будет низводить до примитивного состояния код С++. Это и есть компилятор.
Как скомпилировать С++
Для этого нужна специальная программа. Она считывает код и начинает его трансформировать (переводить с одного языка на другой). Некоторые из них включают в себя текстовый редактор, куда можно вставить код, а некоторые работают в командной строке и взаимодействуют с готовыми скриптами.
Обычно процесс компиляции заключается в введении команды для запуска компилятора и передачи пути до файла-скрипта. Иногда компиляцию удается запустить через графический интерфейс. Все зависит от используемого ПО.
После запуска интерпретатор кода считывает содержимое файла, находит там директивы и флаги, подключает внешние необходимые библиотеки, а потом передает необходимые данные процессору. Ну а тот уже делает то, что нам вздумалось: пролистает страницу на сайте или запустит игру.
Топ лучших компиляторов и IDE для C++
Большая часть компиляторов существует в виде программного обеспечения, устанавливаемого в систему. Частенько они объединены с IDE, полноценной средой разработки, которая включает в себя текстовый редактор с подсветкой синтаксиса, автодополнением кода, файловым менеджером и массой других возможностей, необходимых для комфортного программирования.
Visual Studio Code
Тип: IDE
Цена: Бесплатно
Поддерживаемые платформы: Windows, Linux, macOS
Это популярнейший редактор текста для программистов, который можно превратить в мощную IDE, установив дополнительные плагины. Популярность VS Code обоснована его производительностью, открытым исходным кодом и неограниченной функциональностью.
Удобный, современный интерфейс вкупе с высокой скоростью работы делают VS Code идеальным инструментом для разработки программного обеспечения любого формата, в том числе и на языке С++.
В нем есть подсветка синтаксиса языка по умолчанию, автоматическое дополнение кода, а также система IntelliSense, помогающая находить ошибки в коде, взаимодействовать с API и дополнять код элементами из подключенных к проекту файлов.
Все это удобство дополняется функцией компиляции языка с помощью специализированного плагина. Все инструменты, необходимые для разработки, при этом доступны в едином интерфейсе.
Microsoft Visual C++
Тип: IDE
Стоимость: Community-версия распространяется бесплатно
Поддерживаемые платформы: Windows
Это проприетарная программная платформа для разработки с использованием языка С++. Также Visual Studio поддерживает другие часто используемые языки: Node.js, Python, а также С#.
Приложения можно создавать прямо в программе. Для этого есть удобный интерфейс для управления проектами, многооконный текстовый редактор для написания скриптов, встроенный быстрый компилятор, а также удобная система тестирования кода со всеми необходимыми инструментами, включая консоль и прочее.
Тут, как и в VS Code, есть система IntelliSense, помогающая писать код быстрее и эффективнее. Она автоматически дополняет строки кода, проверяет код на наличие ошибок, помогает работать со сторонними API и т.п.
Развиваемая сообществом версия программы распространяется безвозмездно.
Xcode
Тип: IDE
Стоимость: Бесплатно
Поддерживаемые платформы: macOS
Ключевая IDE компании Apple, разработанная эксклюзивно для macOS. Хоть и основное направление Xcode – работа с языками Objective-C и Swift, в программу встроен быстрый и удобный компилятор С++. Для работы с ним нужно лишь указать соотвествующий формат при создании нового проекта.
В Xcode удобный интерфейс, позволяющий легко организовать все открытые файлы проекта: скрипты, документацию, preview-кода и другие элементы, необходимые по ходу разработки приложения.
Здесь есть все необходимые инструменты для разработки: полноценные дебаггер (система поиска ошибок), механизмы управления файлами на манер git, встроенные утилиты для тестирования кода и т.п.
Запускать компилятор можно через командную строку, не используя графический интерфейс.
Тип: Компилятор
Стоимость: Бесплатно
Поддерживаемые платформы: Linux, macOS
Классические компиляторы в духе g++ отличаются от IDE отсутствием среды для разработки. Они лишь переводят текст с языка С++ на машинный язык, понятный для компьютерного процессора.
g++ – это встроенная в unix-системы утилита, запускаемая через командную строку.
Чтобы ею воспользоваться, нужно:
С помощью команды cd перейти в директорию с исходным кодом программы.
При необходимости скомпилировать код и сразу же его запустить, можно расширить команду и добавить ссылку на созданный инициализируемый файл.
Тип: IDE
Стоимость: Бесплатно
Поддерживаемые платформы: Windows
Dev-C++ – это полноформатная IDE для написания и компиляции кода на языках С и С++. Утилита является одним из главных программных продуктов с 1998 года. Ее используют миллионы разработчиков, студентов и исследователей.
Из преимуществ Dev-C++ пользователи программы выделяют следующие аспекты:
Легковесность и высокая скорость работы (интерфейса и компилятора).
Портативность. Возможность запускать Dev-C++ без установки.
Поддерживает сторонние компиляторы Mingw, Cygwin и другие.
Браузер классов, интегрированный дебаггер, автозавершение кода.
Удобный интерфейс управления проектами и настраиваемый текстовый редактор.
Intel C++
Тип: Компилятор
Стоимость: Бесплатно
Поддерживаемые платформы: Windows, Linux
Intel C++ (ICC), как понятно из названия, разработан компанией Intel с использованием современных наработок и мощной интеграцией с аппаратными компонентами компании.
В Intel C++ используется мощная система кэширования и SIMD-инструкции. Это позволяет ему компилировать код гораздо быстрее и эффективнее, чем большинству подобных решений. К тому же он удерживает высокую производительность на протяжении всего времени работы, когда другие компиляторы «проседают».
Intel внедрила колоссальное количество технологий, чтобы при компиляции создавать оптимизированный и быстро инициализируемый код. К тому же их программа легко интегрируется в другие популярные инструменты для разработки и может использоваться в тандеме с любым другим компилятором.
Также платформа Intel поддерживает стандарты C++ 20, SYCL, OpenMP 5.0, GPU offload.
Mingw-w64
Тип: Компилятор
Стоимость: Бесплатно
Поддерживаемые платформы: Windows
Усовершенствованная версия проекта mingw, который завершил свое существование в 2007 году. Mingw-w64 – это форк (ответвление разработки) оригинального компилятора, необходимого для поддержки 64-битных операционных систем.
Также mingw-w64 поддерживает современные версии API, за счет чего и приобрел большую популярность среди независимых разработчиков. Они же регулярно выпускают обновления и совершенствуют компилятор.
Проект mingw-w64 используется во множестве проектов, включая Blender, Fedora, OpenSUSE, DAE Tools, Botan, Win-builds и так далее.
Clang C++
Тип: Компилятор
Стоимость: Бесплатно
Поддержимваемые платформы: macOS, Linux, FreeBSD
Один из наиболее популярных и часто используемых компиляторов С, С++, Objective-C и других языков. Также он подходит для работы с фреймворками OpenMP, OpenCL, RenderScript, CUDA.
Clang создавался в качестве альтернативы GNU Compiler Collection. Продукт поддерживает большую часть флагов компиляции и неофициальных расширений для программного языка. Продукт развивается силами разработчиков огромного числа крупных корпораций, включая Apple, Microsoft, Google, ARM, Sony, Intel, AMD и других. Исходный код открыт.
Clion
Тип: IDE
Стоимость: от 14 100 рублей
Поддерживаемые платформы:
Clion – это полнофункциональная кроссплатформенная среда для разработки приложений на языке C++. В нее включена поддержка современных стандартов программного языка С++, технологий libC++ и Boost.
Программа автоматически контролирует состояние кода и его «чистоту», позволяя разработчикам сконцентрироваться на ключевых аспектах создания приложений вместо забот о поиске ошибок и т.п. Естественно, не обошлось без поддержки автодополнения кода, подсветки синтаксиса и механизмов тестирования.
Clion упрощает процесс разработки программного обеспечения за счет использования CMake и Gradle. Разработка компании JetBrains идеально подходит для комфортного управления всеми аспектами приложения с клавиатуры, тестирования кода с использованием технологий Google Test, интеграции VCS, Git
