Цифровой сад — общедоступная персональная база знаний (временно садовничаю в другом саду)

Лупа для поиска
  • Свежие правки
  • Карта сайта
    •

    8. Разобрать / Информационные технологии / Разработка ПО / Язык программирования C++ /

    Жизненный цикл программы на C++

    Обязательно содержит три этапа:

    1. кодирование программы;
    2. сборка программы;
    3. запуск программы.

    Необязательными этапами могут быть:

    1. Кодирование программы

    Это

    Необязательным результатом кодирования могут является

    Пример исходного кода программы на C++ в файле program.cpp.

    #include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    return 0;
}

    2. Сборка программы

    Это

    Состав компилятора g++

    Эти программы можно использовать явно, но рекомендуются вызывать неявно через g++.

    Зарезервированные расширения файлов

    Преобразование исходного кода в машинный

    Зачастую преобразования можно выполнять как конкретными программами (cpp, as, ld) так и при помощи обёртки - g++. Далее, в двух колонках таблицы указываются альтернативные варианты.

    Некоторые полезные параметры g++:

    Обычно, для сборки программы из исходного кода в исполняемый достаточно одной команды.

    g++ -o program program.cpp

    Но мы в учебных целях разберём каждый шаг. Всего их четыре:

    1. Препроцессинг;
    2. Компиляция;
    3. Ассемблирование;
    4. Компоновка.

    2.1 Препроцессинг

    Шаг предварительной обработки заменяет в исходном коде макросы вида #include, #define и прочие #... на конкретные значения. Например, вместо #include <iostream> вставляется исходный код библиотеки для работы с вводом и выводом.

    cpp g++
    $ cpp program.cpp > program.ii $ g++ -E -o program.ii program.cpp

    Где,

    Пример program.ii.

    # 0 "program.cpp"
# 0 "<built-in>"
# 0 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 0 "<command-line>" 2
# 1 "program.cpp"
# 1 "/usr/include/c++/12/iostream" 1 3
# 36 "/usr/include/c++/12/iostream" 3
...
# 3 "program.cpp"
int main() {
    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
    return 0;
}

    2.2 Компиляция

    Шаг компиляции преобразует исходный код на языке C++ в исходный код на языке Ассемблер.

    g++
    $ g++ -S -o program.s program.ii

    Где,

    Пример program.s.

      .file "program.cpp"
  .text
  .local _ZStL8__ioinit
  .comm _ZStL8__ioinit,1,1
  .section .rodata
.LC0:
  .string "Hello, World!"
  .text
  .globl main
  .type main, @function
main:
.LFB1761:
  .cfi_startproc
  pushq %rbp
...

    2.3 Ассемблирование

    Шаг ассемблирования преобразует исходный код на языке Ассемблер в машинный код (объектный файл).

    as g++
    $ as -o program.o program.s $ g++ -c -o program.o program.s

    Где,

    Пример машинного кода после дизассемблирования файла program.o можно посмотреть командой objdump --disassemble.

    $ objdump --disassemble program.o
...
Disassembly of section .text:

0000000000000000 <main>:
   0:	55                   	push   %rbp
   1:	48 89 e5             	mov    %rsp,%rbp
   4:	48 8d 05 00 00 00 00 	lea    0x0(%rip),%rax        # b <main+0xb>
   b:	48 89 c6             	mov    %rax,%rsi
   e:	48 8d 05 00 00 00 00 	lea    0x0(%rip),%rax        # 15 <main+0x15>
  15:	48 89 c7             	mov    %rax,%rdi
  18:	e8 00 00 00 00       	call   1d <main+0x1d>
  1d:	48 8b 15 00 00 00 00 	mov    0x0(%rip),%rdx        # 24 <main+0x24>
  24:	48 89 d6             	mov    %rdx,%rsi
  27:	48 89 c7             	mov    %rax,%rdi
  2a:	e8 00 00 00 00       	call   2f <main+0x2f>
  2f:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
  34:	5d                   	pop    %rbp
  35:	c3                   	ret
...

    Таблицу символов в объектном файле можно посмотреть командой nm.

    $ nm program.o
                 U __cxa_atexit
                 U __dso_handle
                 U _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
0000000000000088 t _GLOBAL__sub_I_main
0000000000000000 T main
0000000000000036 t _Z41__static_initialization_and_destruction_0ii
                 U _ZNSolsEPFRSoS_E
                 U _ZNSt8ios_base4InitC1Ev
                 U _ZNSt8ios_base4InitD1Ev
                 U _ZSt4cout
                 U _ZSt4endlIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_
0000000000000000 b _ZStL8__ioinit
                 U _ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc

    Все эти странные символы вокруг имён методов описывают их сигнатуру в специальном формате.

    2.4 Компоновка

    Шаг компоновки связывает несколько файлов машинного кода в единую программу.

    ld g++
    См. ниже $ g++ -o program program.s 
    ld \
  --dynamic-linker=/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 \
  -o program \
  program.o \
  -L /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/12 \
  -l stdc++ -l c \
  /usr/lib/x86_64-linux-gnu/Scrt1.o \
  /usr/lib/x86_64-linux-gnu/crti.o \
  /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/12/crtbeginS.o \
  /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/12/crtendS.o \
  /usr/lib/x86_64-linux-gnu/crtn.o

    Обратим внимание, что компоновка при помощи g++ намного лаконичнее, чем ld. Дело в том, что g++ скрывает от пользователя внутреннюю кухню связанную с подключением стандартной библиотеки.

    Как же я узнал, как параметризовать программу ld? Для этого собрал исполняемый файл командой g++ -v -o program program.cpp с параметром -v и там подсмотрел параметры связывания.

    Командой ldd можно посмотреть динамически подключаемые библиотеки, от которых зависит программа.

    $ ldd program
  linux-vdso.so.1 (0x00007ffc33ea7000)
  libstdc++.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6 (0x00007ff1e3800000)
  libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007ff1e361f000)
  libm.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6 (0x00007ff1e353f000)
  /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007ff1e3a53000)
  libgcc_s.so.1 => /lib/x86_64-linux-gnu/libgcc_s.so.1 (0x00007ff1e351f000)

    3. Запуск программы

    Это загрузка скомпонованного машинного кода (исполняемого файла) программы в память компьютера и его запуск.

    Пример запуска программы program.

    $ ./program 
Hello, World!

    Ресурсы

    1. IDE - интегрированная среда разработки, которая упрощает решение задач разработки↩︎