Ferramentas de automação

Transcrição

1 Ferramentas de automação LABI Manuel Costa, Henrique Ferreira

2 Ferramentas de automação DETI Manuel Costa, Henrique Ferreira Entregue dia 29/11/2015

3 Contents 1 Resumo 1 2 Introdução 2 I GNU Build System 3 3 GNU Apresentação O que é? GNU Build System GNU Make Exemplo GNU Autotools Autoconf Automake Gerar Makeles utilizando Autotools II ANT Tools 9 4 Apache Ant Apresentação O que é? Ant vs make - Diferenças e similaridades Contras à utilização do Ant Exemplos Conclusão - Ant III CMake 13 5 CMake Apresentação O que é? i

4 5.2 Cmake vs GNU Make Contras à utilizaçao do CMake Exemplos Conclusão - CMake Metodologia 16 7 Conclusões 17 8 Bibliograa 18 9 Acrónimos Contribuição dos Autores 20 ii

5 Chapter 1 Resumo Este trabalho, no âmbito da Unidade Curricular Laboratórios de Informática (LABI) do primeiro ano do Mestrado Integrado em Engenharia de Computadores e Telemática (MIECT), aborda 3 ferramentas de automaçao de projectos, nomeadamente as GNU Autotools, ANT Tools e o CMake. As 3 ferramentes são brevemente exploradas e analisadas, apresentando-se as suas vantagens e desvantagens em relação a outras ferramentas e ao âmbito do seu uso. São ainda apresentados alguns exemplos para cada ferramenta abordada neste trabalho. Comparamos também as ANT Tools e o CMake ao GNU Make uma vez que foi a ferramente que exploramos na aula de LABI. Posteriormente apresentamos as nossas conclusões sobre o tema, Ferramentas de automação. 1

6 Chapter 2 Introdução Este trabalho surge no âmbito da Unidade Curricular LABI do primeiro ano do MIECT. Entre os temas disponíveis, optámos por este uma vez que iremos abordar, ainda este ano, estes conteúdos em outras unidades curriculares. É também um tema com várias opiniões distintas na informática, portanto achamos interessante analisar algumas das ferramentas de automação existentas para melhor entendermos as várias ferramentas. Este documento está dividido em quatro capítulos. Depois desta introdução, no chapter 3 são aboradas as GNU autotools, no chapter 4 são abordadas as ferramentas Ant, no chapter 5 é abordado o CMake. 2

7 Part I GNU Build System 3

8 Chapter 3 GNU 3.1 Apresentação O que é? GNU's Not Unix! (GNU) é um sistema operacional tipo UNIX que está aberto a qualquer utilizador (open-source) iniciado por Richard Stallman em O projecto foi crescendo e eventualmente surgiram novas ferramentas associadas como compiladores, editores de texto, etc. 3.2 GNU Build System Uma das ferramentas mais populares associadas ao projecto GNU é o GNU Build System. Também conhecido como Autotools, são uma série de utencílios de programação que permite aos utilizadores transportar mais facilmente o seu código fonte para outros sistemas UNIX. O GNU Autotools faz parte de um outro projecto chamado GNU Toolchain GNU Make Para compreender melhor o que são e qual o potencial das Autotools, temos que perceber o conceito duma outra ferramenta: o GNU Make. Make é um utilitário que compila automaticamente programas e bibliotecas do código fonte através de um cheiro Makele que contém uma série de instruções dadas pelo utilizador. Se tivermos um projecto de grandes dimensões torna-se um desao compilar todos os cheiros manualmente. É um processo repetitivo e cansativo além de estar sujeito a condicionantes dos sistemas operativos. Por exemplo, compilar um determinado projecto pode requerer variáveis do sistema que,possivelmente, variam entre sistemas operativos. Desta forma, é muito mais prático e ecaz compilar o projecto através de um Makele. 4

9 Exemplo [h].phony: all clean cleanall files = *.class all: $(files) %.class: "Compiling java files..." -f *.tmp "Cleaning temporary files..." cleanall: -f "Cleaning.class files..." Neste exemplo muito básico, podemos vericar que: 1. É possível declarar variáveis dentro de um Makele como fazemos,por exemplo,em JAVA. No nosso caso estámos a indicar que qualquer cheiro do tipo.class ca armazenado na variável les 2. Existem regras e dependências. Neste caso, para gerar qualquer cheiro do tipo.class é preciso que existam cheiros fonte.java. 3. As instruções são dadas por comandos bash iguais aos que são utilizados no terminal. Neste caso, para um cheiro qualquer.java vai ser gerado um cheiro.class com o mesmo nome através da execução do comando javac. A instrução echo funciona como um print para saber que a instrução está a correr (opcional). 4. Além de comandos bash, os Makele têm instruções e sintaxe própria como por exemplo $, *. etc. As possibilidades são muito mais extensas podendo um Makele conter livrarias ou até métodos próprios GNU Autotools Como referido em subsection o processo de compilar um projecto varia entre sistema operativos. Os compiladores de C são diferentes, assim como algumas livrarias podem não estar presentes em determinados sistemas entre outras diculdades. Podemos, ainda assim, lidar com isto: código condicional. É possível que, ao compilar um projecto, seja feita uma vericação prévia de determinados pré-requisitos nos sistemas e, caso seja necessário, é também possível ajustar o Makele para o sistema em que está a ser corrido. Este processo já requer a introdução a dois novos conceitos fundamentais: 5

10 1. Autoconf 2. Automake Existem, porém, mais conceitos associados mas para o nosso caso será suciente explorar estes dois, como por exemplo Autoscan ou Libtool Autoconf Com base num cheiro congure.ac (ac de auto-cong) escrito pelo programador, autoconf irá gerar um script chamado congure. Quando corremos esse script é gerado um outro script chamado cong.status que transforma cheiros.in (de input) em Makeles. De seguida, make utiliza esses Makeles para gerar executáveis Automake Automake recebe um cheiro cong.h.in e outro chamado Makele.am (am de auto-make) e gera o Makele.in mencionado em subsubsection O automake também faz vericações a determinadas dependências (como por exemplo header les) Gerar Makeles utilizando Autotools Em primeiro lugar, é necessário saber quais são os cheiros que o programador vai modicar manualmente: 1. congure.ac 2. Makele.am Correndo o autoscan são gerados dois cheiros: autoscan.log e congure.scan. Altera-se o nome do congure.scan para congure.ac e este será um dos cheiros no qual o programador irá escrever. Alternativamente pode-se criar o cheiro congure.ac, ca a critério do programador. Neste cheiro é possível, por exemplo, introduzir ordens através de macros para vericar a existência de determinado(s) programa(s) no sistema. A macro AC_CHECK_PROG(variável,programa,yes) irá vericar se existe o programa. Esse resultado irá car armazenado numa variável com o valor especicado. Isto é, AC_CHECK_PROG(JAVAEX,javac,yes) irá vericar se existe o Java no sistema, ca armazenado na variável JAVAEX e esta terá valor de yes(equivalente a true) caso exista. É possível inclusive criar uma condição (if) que irá correr determinados comandos caso a variável seja true ou false. Pode-se também vericar a versão do java para garantir que o programa corre com todas as suas funcionalidades, caso o Java esteja desatualizado pode até nem correr. Existem outras macros que analisam a existência de livrarias especícas no sistema. Se um programa precisa duma determinada livraria para correr certas texturas, então essa livraria tem que estar presente no sistema para compilar o projecto. Ainda no congure.ac é indicado onde vão ser 6

11 gerados os Makeles (em que diretórios/sub-diretórios). Tendo o congure.ac criado e com as devidas instruções, criam-se o(s) cheiro(s) Makele.am(am de auto-make). A pasta contém congure.ac e Makele.am. Ainda assim é preciso Figure 3.1: Pasta com o projecto e os cheiros congure.ac/makele.am criar o Makele.am em todos os diretórios (neste caso nos sub-diretórios src e doc). Executa-se automake para gerar os cheiros restantes e o script congurejá irá gerar cheiros Makele mas que ainda não fazem praticamente nada pois não tem nenhuma indicação nos cheiros Makele.am. Em cada um destes cheiros é que serão indicadas as regras para quando forem solicitados, executar determinados comandos (como por exemplo javac). 7

12 8 Figure 3.2: Diagrama do funcionamento das Autotools

13 Part II ANT Tools 9

14 Chapter 4 Apache Ant 4.1 Apresentação O que é? Da mesma forma que developers encontraram uma solução para automatizar os processos de compilação, outras alternativas foram surgindo que, à partida, se distinguem em determinadas áreas. São um exemplo as Apache Ant Tools, que surgem enquadradas no projecto Apache Tomcat em Criada por James Duncan Davidson, também autor do projecto Apache Tomcat. 4.2 Ant vs make - Diferenças e similaridades É uma ferramenta também open-source que serve para compilar projectos de programação. Como é natural, tem diferenças relativamente ao make: 1. Apache Ant usa a linguagem Java e é especializada em compilar projectos em Java. 2. Utiliza build les em XML nquanto que o make, como descrito em subsection 3.2.1, depende dos Makeles. 3. Para projectos Java, os Makeles não eram 100% portáteis. Isto é, quando se mudava entre sistemas operativos, existiam alguns problemas trabalhosos de resolver. 4. Os Makeles tinham problemas de compatibilidade com sistemas Windows enquanto que os build les são mais independentes das plataformas. 5. Para projectos Java, os Makeles eram demasiado complexos. Como o Ant é orientado a projectos Java, contém processos internos que libertam o programador para este não precisar de especicar tudo ao pormenor. 10

15 4.2.1 Contras à utilização do Ant Como todas as ferramentas, o Ant tem as suas próprias complicações. Uma delas é o facto de os build les serem em XML, que por si só tem uma complexa síntaxe que torna os cheiros menos legíveis e compreensíveis. Apesar dos IDE's (como o Eclipse ou NetBeans) gerarem automaticamente os build les, caso a versão do IDE mude ou se queira mudar de IDE, é conveniente para o programador criar o seu próprio build le Exemplos Figure 4.1: Exemplo de condicional utilizado num build le [h] $ cat > build.xml <project default="hello"> <target name="hello"> <javac srcdir="." includeantruntime="false" destdir="."/> </target> </project> $ cat > Hello.java public class Hello { public static void main(string[] args) { String msg = "Hello, World!"; System.out.println(msg); 11

16 } } Da mesma forma que nos Makeles, existe um target e uma instrução associada. Tem semelhanças ao uso do LATEXou do HyperText Markup Language (HTML) na medida em que é indicado um begin e um end para cada target/project, etc. É também vísivel a possibilidade de programar utilizando a linguagem Java dentro dum cheiro build.xml Conclusão - Ant Para lidar com projectos Java, o Ant build é superior ao GNU make mas, como em tudo na Informática, existe muito debate entre os programadores. Também parece ser mais fácil lidar com dependências entre sistemas operativos utilizando o Ant build sempre que seja relativo a projectos Java. Por outro lado, a síntaxe dos build les é mais complexa e menos legível. Em projectos muito grandes isto pode ser um grande contra à utilização do Ant build. 12

17 Part III CMake 13

18 Chapter 5 CMake 5.1 Apresentação O que é? Outra alternativa às Apache Ant Tools e o GNU Make, é o CMake, software open-source, que nasceu da necessidade de um sistema de compilaçao multiplataforma e o seu autor foi Bill Homan, da Kitware. O CMake é usado em conjunto com a ferramente de compilação de cada sistema. 5.2 Cmake vs GNU Make Também é uma ferramente open-source à semelhança do make, mas obviamente têm as suas diferenças: 1. Nao compila o código, mas sim gera os build les de acordo com a plataforma aonde está a correr, por exemplo, Makeles no UNIX. 2. É uma ferramente mais apropriada a projectos multiplataforma, enquanto que no make teriamos de criar um Makele por plataforma. 3. O CMake consegue lidar bem com hierarquias de directórios complexas e aplicaçoes que dependem de várias librarias. 4. Requer menos código para tarefas mais triviais Contras à utilizaçao do CMake Uma das maiores diculdades na utilizaçao do CMake é o facto de ter a sua própria linguagem, não tão intuitiva como outras ferramentas como por exemplo as AutoTools. O facto do CMake não compilar mas sim gerar os buildles também pode ser visto como uma desvantagem uma vez que continuamos a ter de executar o comando make para compilar o projecto. É necessário ainda que o sistema aonde trabalhamos tenha o CMake instalado. 14

19 Exemplos Figure 5.1: Exemplo de código CMake O código compila o cheiro HelloWorld.java num cheiro HelloWord.jar e executa o.jar usando o JVM. A variável CMAKE_JAVA_COMPILE_FLAGS pode ser usada para especicar compile ags Conclusão - CMake Podemos concluir então que, apesar de ter a sua própria linguagem, não muito intuitiva, o CMake é uma ferramenta de extrema utilidade se prentendemos que o nosso projecto seja multiplataforma uma vez que se adapta ao sistema em que está e gera os build-les necessários à compilaçao do projecto de acordo com o sistema aonde estamos a trabalhar. 15

20 Chapter 6 Metodologia A pesquisa baseou-se numa primeira fase em resolver exercício do guião para compreender melhor o que são ferramentas de automação. Ao mesmo tempo, foram adquiridos conhecimentos em duas ferramentas especícas: GNU Make e GNU auto-tools. Foi frequente a utilização de fóruns informáticos e web-sites informativos. 16

21 Chapter 7 Conclusões Para automatizar o processo de compilação de projetos de programação, foram aparecendo ferramentas para rentabilizar tempo ao programador e para tornar a tarefa mais ecaz e menos suscetível a erros. Neste trabalho são avaliadas duas ferramentas partindo como base de comparação o GNU Make: Ant e CMake. As três têm como principais objetivos: 1. Lidar com o repetitivo processo de compilação, ainda que cada uma delas tenha os seus próprios métodos. 2. Facilitar a portabilidade dos projetos entre Sistemas Operativos. Neste ponto depende muito do tipo de projeto, por exemplo num projeto em Java é mais ecaz a utilização do Ant. 3. Lidar com as dependências de cada projeto. Conclui-se que estas ferramentas são fundamentais na hora da realização de um projeto em programação. Elas são utilizadas pelos programadores desde muito cedo, ainda que estes não estejam conscientes disso graças aos IDE's que estão programados para lidar com este processo. Contudo programadores mais experientes recomendam que, em projetos mais elaborados, sejam os próprios a lidar com a compilação através destas ferramentas. Não existem apenas três ferramentas de automação pois para cada uma delas existem debilidades que,posteriormente, são melhoradas e que fomentam o aparecimento de novas ferramentas. 17

22 Chapter 8 Bibliograa Guião prático de LABI 18

23 Chapter 9 Acrónimos MIECT Mestrado Integrado em Engenharia de Computadores e Telemática GNU GNU's Not Unix! LABI Laboratórios de Informática HTML HyperText Markup Language 19

24 Chapter 10 Contribuição dos Autores O trabalho foi dividido em três partes principais :, e. 1. Part I e Part II que foram elaboradas por Manuel Costa. 2. Part III realizada por Henrique Ferreira. No restante relatório, os capítulos foram dívidos de forma igual. Cada elemento elaborou uma parte e analisou o trabalho do colega para aperfeiçoamento do mesmo. 20