Laboratorium 2 #

Translacja #

W tym zadaniu stworzysz prosty projekt w C++ składający się z:

• Dwóch programów, z czego na jeden z nich składać się będzie wiele plików .cpp.
• Biblioteki statycznej.
• Biblioteki współdzielonej.

Ani podczas tego laboratorium, ani podczas któregokolwiek przyszłego (o ile nie będzie to wprost sprecyzowane), nie używaj standardowej biblioteki C (czyli np. stdio.h, string.h itd.). W pełni dozwolone (o ile nie będzie to wprost zabronione) jest i będzie korzystanie z biblioteki C++ (czyli np. vector, string).

Skorzystaj z następującego kodu startowego: greeter.cpp program_2.cpp.

Program z wieloma plikami #

Utwórz trzy nowe pliki: program_1.cpp, vars.hpp i vars.cpp. Wszystkie te pliki kompilowane będą do jednego programu o nazwie program_1. W pliku vars.cpp utwórz dwie zmienne globalne typu int o nazwach global_extern i global_static. Pierwsza z nich jest zwykłą zmienną, a druga statyczną. Obie zainicjuj wartością 0. Utwórz też w tym pliku dwie funkcje.

• void inc_vars(), które wypisuje na ekran „Increasing…”, a potem zwiększa wartość obu zmiennych o 1.
• void print_vars(), które wypisuje wartości obu zmiennych w następującym formacie:

  global_extern: <global_extern>
  global_static: <global_static>
  

  (Oczywiście bez znaków < i > – one tylko pokazują, że nie mamy na myśli ciągu, a wartość zmiennej).

Napisz plik vars.hpp, który udostępnia napisane funkcje i zmienną global_extern. Pamiętaj m.in. o barierach kompilacji.

Następnie napisz plik progam_1.cpp. Powinna się w nim znaleźć funkcja main, a w niej wywołanie funkcji print_vars(), inc_vars() i znowu print_vars(). Potem wypisz zawartość zmiennej global_extern (nie używając funkcji z vars.hpp).

Skompiluj program przy pomocy polecenia g++ z linii poleceń. Najpierw utwórz skompilowane obiekty, a potem zlinkuj je do w jeden plik program_1.

Makefile #

Zautomatyzuj powyższy proces kompilacji przy pomocy systemu make. Utwórz plik Makefile i zdefiniuj w nim cele:

• vars.o
• program_1.o
• program_1 Każdy z nich powinien mieć odpowiednie wymagania i polecenie budujące. W kolejnych etapach podobnie pliki .cpp najpierw kompiluj do plików .o, a następnie je linkuj. W prawdziwych projektach pozwala to na przyśpieszenie procesu kompilacji – jeśli zmienił się tylko jeden plik .cpp, to tylko on będzie musiał być kompilowany. U nas jest to oczywiście bez znaczenia, bo projekt jest mikroskopijny.

Dodatkowo w pliku zdefiniujemy dwa cele „oszukańcze”, tzn. takie, które nie odnoszą się do żadnego pliku. Pierwszym z nich będzie clean. Pozwoli on nam na szybkie usuwanie wszystkich plików wynikowych kompilacji poleceniem make clean. Aby zdefiniować ten cel, dodajemy do naszego Makefile:

.PHONY: clean
clean:
    rm -f program_1 ... # dodaj pozostałe pliki wynikowe kompilacji

UWAGA 1: Upewnij się, że cel clean nie usuwa przypadkiem plików z kodem źródłowym – nie o to nam tutaj w końcu chodzi.

Linijka .PHONY: clean mówi, że clean jest celem, który nie produkuje pliku clean, a po prostu się tak nazywa. Dzięki temu etap ten nie zostanie pominięty, nawet jeśli z jakiegoś powodu w naszym katalogu znajdzie się plik clean.

W podobny sposób zdefiniuj cel all, który na ten moment zawiera tylko program_1. W późniejszym etapie dodamy tam też program_2. Umieść go na samej górze pliku Makefile – spowoduje to, że przy wpisaniu polecenia make, właśnie ten cel będzie wybierany domyślnie.

Biblioteka Statyczna #

W kodzie startowym znajduje się plik greeter.cpp. Zapoznaj się z jego treścią. Utwórz odpowiedni plik greeter.hpp, który udostępnia funkcje zdefiniowane w greeter.cpp. Nie zmieniaj pliku greeter.cpp. Pliki te składać się będą na bibliotekę statyczną (static library) libgreeter.a. Zmodyfikuj program_1.cpp tak, aby przed dotychczasową funkcjonalnością na konsolę wypisywany był output wszystkich trzech funkcji z librgreeter.a. Dodaj do pliku Makefile instrukcje budujące tę bibliotekę oraz zmodyfikuj budowanie program_1 tak, aby była ona do niego linkowana. Zaktualizuj także cel clean.

Dodatkowo wprowadzimy teraz pewne udogodnienie w pliku Makefile. Na sam jego szczyt dodaj linijkę

COMPILER=g++

I każde dotychczasowe wystąpienie ciągu g++ w pliku zamień na ${COMPILER}. Zadeklarowaliśmy teraz oczywiście zmienną COMPILER w Makefile, a poprzez ${COMPILER} odwołujemy się do niej. Pozwala to łatwo zmienić kompilator (np. na clang++) na jakiś inny modyfikując tylko jedną linijkę, a nie cały plik.

Biblioteka Współdzielona #

Utwórz pliki rome.cpp i rome.hpp. Będą to pliki biblioteki współdzielonej (shared library) o nazwie librome.so. Biblioteka ta powinna udostępniać w przestrzeni nazw rome:

• Strukturę Province, zawierającą dwa pola.
  • std::string name, czyli nazwę prowincji.
  • std::vector<std::string> cities, czyli listę miast w prowincji.
• Funkcję Province create_province(std::string name), która tworzy obiekt prowincji bez miast o podanej nazwie.
• Funkcję void add_city(Province* province, std::string city), która dodaje do przekazanej prowincji jedno miasto.
• Funkcję std::string description(Province* province), która tworzy ciąg znaków postaci

  <province>: <city_1>, <city_2>, ..., <city_n>.
  

  Zwróć uwagę na kropki i przecinki w formacie. Czyli dla prowincji „Ægyptus” z miastami „Alexanria” i „Ptolemais” poprawnym wynikiem jest

  Ægyptus: Alexandria, Ptolemais.
  

UWAGA 2: W C++ definicja i deklaracja zmiennej, której typem jest pewna struktura, następuje jako

Province variable;

W przeciwieństwie do C, gdzie mielibyśmy

struct Province variable;

Nie jest więc potrzebne żadne kombinowanie z typedef, jakie mogło się pojawić na Programowaniu 1.

UWAGA 3: Nagłówki funkcji tej biblioteki są bardziej w stylu C, nie C++. Zwykle w C++ unikamy za wszelką cenę czystych wskaźników, ale o tym będzie dopiero na późniejszych zajęciach. Na ten moment musimy się zadowolić tym, co wiemy z poprzedniego semestru.

Dodaj do pliku Makefile:

• Zasady budujące bibliotekę współdzieloną librome.so.
• Zasady budujące program program_2. Plik program_2.cpp jest dostarczony wraz z kodem startowym. Zapoznaj się z jego treścią. program_2 powinien linkować biblioteki librome.so i libgreeter.a.
• Zaktualizuj cel clean.
• Dodaj program_2 do celu all.

Zbuduj program_2 i go uruchom. Pamiętaj, że przy uruchamianiu programu linkującego bibliotekę dynamiczną, będzie on jej szukał domyślnie w katalogach systemowych. U nas jednak jest ona w obecnym katalogu. Można to zmienić modyfikując zmienną środowiskową LD_LIBRARY_PATH, która zawiera listę dodatkowych katalogów do przeszukania w tym celu.

Rozwiązanie: Makefile greeter.cpp greeter.hpp rome.cpp rome.hpp program_1.cpp vars.cpp vars.hpp program_2.cpp.

Zadania z poprzednich lat #

• 2025