ビルド処理

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ビルド処理

著者: 大和正武 <yamato@redhat.com>

生成日時: 20151102-17:59

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アウトライン

• gccのコマンドライン • ビルド処理を理解するために知っておく必要がある。 • 読解を補助するのに小さなプログラムを書くことがある。これをビルドするのにも役立つ。 • ビルドツール • 読むべきソースコードを割り出すための予備知識として必要である。 • ソフトウェアによる違いが大きく、(C言語と比べて)解説した書籍も少ない。 • makeについて説明する。 • ライブラリ

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gccのコマンドライン

• プリプロセス

• コンパイル • リンク

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gccのコマンドライン:プリプロセス

-Eオプションを使うとプリプロセスだけを実行できる。

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gccのコマンドライン:コンパイル

foo.cというソースコードファイルをコンパイルしてオブジェクトファイルfoo.oを得るための典型的なコマンドラインを示す。厳密には-Iと-Dはプリプロセッサへの指示である。

$ gcc -c -g -O2 -I. -I../include -DDEBUG=1 foo.c

-c リンク処理を実行せずコンパイル処理だけを実行する。すなわちfoo.cからfoo.oを作成する。 -g デバッガが使うデバッグ情報を盛り込む。 -On 最適化を実施する。nが大きいほど激しく最適化する。 nに0を指定すると最適化しない。 5

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gccのコマンドライン:コンパイル

インクルードファイルの探索パス

#include "FILE" #include <FILE> ファイルのインクルードの指示があった場合、次の場所を順番に探す。 1. "FILE"についてはカレントディレクトリ 2. gccに内蔵されたデフォルトの探索パス 3. -I オプションで指定されたパス

$ gcc -c -g -O2 -I. -I../include -DDEBUG=1 foo.c

カレントディレクトリと親ディレクトリ下にあるincludeディレクトリからインクルードファイルを探せという意味になる。

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gccのコマンドライン:コンパイル

デフォルトの探索パス

空のファイルを用意して-vオプションをつけてgccを実行するとデフォルトの探索パスを確認できる。 $ touch baz.c $ gcc -v baz.c

#include <...> search starts here:

/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.7.2/include /usr/local/include

/usr/include

End of search list.

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gccのコマンドライン:コンパイル

マクロ定義

ソースコード上と同様にコマンドラインからマクロ定義できる。 #define DEBUG 1 をコマンドラインで定義すると次のようになる: -DDEBUG=1 次のような条件付きコンパイル箇所を制御するのに良く使われる。 #ifdef DEBUG #include <stdio.h>

#define LOG(X) fprintf(stderr, "LOG: %s\n", X) #else

#define LOG(X) #endif

...

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gccのコマンドライン:リンク

(この説明では共有ライブラリを想定している。)

オブジェクトファイルとライブラリを連結して実行ファイルを生成する為の典型的な典型的なコマンドラインを示す。

$ gcc -o my_app -L . -L ../libs -lmy_cypto -lmy_algorithm foo.o bar.o baz.o

-o 生成する実行ファイルの名前 -lNAME リンクするライブラリの名前 libNAME.soがリンクの対象となる。 -LDIR ライブラリファイルを探索するパスみつからないとデフォルトのライブラリ探索パスから探す。実行ファイルの生成にあたり、実行ファイル中から参照されている全ての変数、関数について定義を発見できない場合、リンク処理は失敗する。 9

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gccのコマンドライン:リンク

デフォルトのライブラリ探索パス

オプション -print-search-dirs をつけてgccを呼び出すと、gccに内蔵されたデフォルトのライブラリパスを確認できる。 $ gcc -print-search-dirs ... libraries: =/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.7.2/:...

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gccのコマンドライン:リンク

リンクされているライブラリの確認

lddコマンドを使うとあるプログラムにどのようなライブラリがリンクされているか確認できる。 $ ldd /usr/bin/vi linux-vdso.so.1 => (0x00007ffffaccd000) libselinux.so.1 => /lib64/libselinux.so.1 (0x0000003894800000) libtinfo.so.5 => /lib64/libtinfo.so.5 (0x00000038a5c00000)

libacl.so.1 => /lib64/libacl.so.1 (0x00000038a5800000) libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x0000003893000000)

libdl.so.2 => /lib64/libdl.so.2 (0x0000003893c00000) /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x0000003892c00000)

libattr.so.1 => /lib64/libattr.so.1 (0x00000038a4c00000)

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ビルドツール

• gccなどのコマンドを呼び出してプログラム/ライブラリをビルドする。 • 手順を記したスクリプト(ビルドスクリプト)を入力とする。

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ビルドツール: makeとMakefile

• コマンド名: make • 特に指定しない場合 Makefile をビルドスクリプトとして使う。 • 読むべきソースコードを割り出すのにMakefileを読まないといけないことがある。 • Makefileに記載したルールに基づいてビルドする。 • ファイルの更新時刻を比較して必要な部分だけをビルドする。 13

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ビルドツール: make

ルール

Makefileには、ビルドの各ステップ(ルール)を以下の書式で記述します。成果物: 入力 ... 入力から成果物を得るコマンドライン ... • 「成果物」のことをターゲットと呼ぶ。 • 「入力から成果物を得るコマンドライン」のことをアクションと呼ぶ。 • あるルールでのターゲットが別のルールでの入力となっていても良い。

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ビルドツール: make

ビルド

• makeの引数にターゲットを指定すると現在のディレクトリからMakefileを探し、ターゲットをビルドしようとする。 • ターゲットを省略した場合Makefile中の最初のルール中のターゲットをビルドしょうとする。 $ make [ターゲット] • ターゲットに必要な入力が存在しない場合、あるいはターゲットよりも入力の方が新しい場合、まず入力をターゲットとしてビルドを実施する。 15

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ビルドツール: make

Makefileの例

myapp: foo.o bar.o

gcc -o myapp foo.o bar.o foo.o: foo.c gcc -c foo.c bar.o: bar.c gcc -c bar.c • myappを作るのにfoo.oとbar.oが必要である。 • foo.oが無ければまずfoo.oをターゲットとする。 • bar.oが無ければまずbar.oをターゲットとする。 • myappが存在しなければ、foo.oとbar.oをリンクして生成する。 • myappが存在してもfoo.oやbar.oよりも古ければリンクして生成する。 • foo.oを作るにはfoo.cが必要である。 • foo.oが無ければfoo.cを引数にgccを呼び出してfoo.oを生成する。 • foo.oがfoo.cよりも古い場合にもgccを呼び出してfoo.oを生成する。

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• bar.oを作るにはbar.cが必要である。 ...

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ビルドツール: make

変数

Makefile中での初期化 VAR = VALUE 参照 $(VAR) 例 CFLAGS = -O2

myapp: foo.o bar.o

gcc -o myapp foo.o bar.o foo.o: foo.c

gcc -c $(CFLAGS) foo.c bar.o: bar.c

gcc -c $(CFLAGS) bar.c

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ビルドツール: make

コマンドラインからの変数の指定

• コマンドラインからMakefile中で指定した変数の初期値を指定できる。 • Makefile中の記載に優先する。

make VAR1=VALUE1 VAR2=VALUE2 ... [target]

make CFALGS="-g -DDEBUG=1" myapp

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ビルドツール: make

自動変数

• 値が文脈によって決まる特別な変数がある。 $@ そのルールのターゲットの名前 $< 先頭の入力 $^ 全ての入力 • 利用例 CFLAGS = -O2

myapp: foo.o bar.o

gcc -o $@ $^ foo.o: foo.c

gcc -c $(CFLAGS) $< bar.o: bar.c

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ビルドツール: make

内蔵ルール

• 典型的なルールはmakeコマンド内に定義されている。 CFLAGS=-g

myapp: foo.o bar.o

gcc -o $@ $^

• make -p -f /dev/nullとすると内蔵ルールの一覧が表示される。 • .cから.oを生成する内蔵ルールの抜粋

CC = cc

OUTPUT_OPTION = -o $@

COMPILE.c = $(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) $(TARGET_ARCH) -c .c.o:

$(COMPILE.c) $(OUTPUT_OPTION) $<

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ビルドツール: make

makeの呼び出し元

• makeをどのように呼び出すか、ということはどのような目的でビルドするのかによって異なる。 • Fedoraに同梱されているパッケージについては、specファイルに記載したコマンドラインで makeを実行する。 • src.rpmをインストールするとspecファイルが ~/rpmbuild/SPECS以下に配置される。

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ライブラリ

ファイルの役割

• .hファイル(ヘッダファイル) • 変数や関数の宣言および型の定義が記載されている。 • コンパイル処理に必要となる。 • プログラムの実行時には必要ない。 • .soファイル • ライブラリに関連する変数や関数の定義が記載されている。 • リンク処理及び実行時に必要となる。 23

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ライブラリ

エクスポート

• ライブラリのソースコード中で「プログラム全域」のスコープを持つ変数と関数だけが「エクスポート」される。 • そのライブラリにリンクするアプリケーションやライブラリは「エクスポート」された変数と関数だけを利用できる。 • 「エクスポート」された変数、関数はヘッダファイルに宣言されているはず。

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ライブラリ

nmコマンド

nmコマンドを使うとライブラリから何が「エクスポート」されているかわかる。 $ nm -D /usr/lib/libz.so.1 ... U close 42681e30 T compress 42681d40 T compress2 U free ... T エクスポートされている関数 U 未定義の名前 B, D エクスポートされている変数 25

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ライブラリ

パッケージング

• 実行時に必要のあるファイルとコンパイル時に必要なファイルを分けて2つのバイナリパッケージが用意されている。 • ヘッダファイルを含むバイナリパッケージの名前には-develというサフィックスが付く。 • ソースパッケージは共通である。

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ライブラリ

develパッケージの例

$ rpm -qi zlib

Name : zlib ...

Summary : The zlib compression and decompression library $ rpm -ql zlib /lib64/libz.so.1 /lib64/libz.so.1.2.5 ... $ rpm -qi zlib-devel Name : zlib-devel ...

Summary : Header files and libraries for Zlib development $ rpm -ql zlib-devel

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/usr/include/zlib.h ...