La compilation séparée

Transcription

1 Analyse et programmation 2 La compilation séparée 1

2 Thèmes abordés La compilation séparée Découpage de projets en fichiers séparés Compilation séparée Conception de bibliothèques 2

3 Introduction Constat Logiciel : intégration de nombreuses fonctionnalités. Les logiciels ont tendance à croître fortement en taille. Objectif Difficile de comprendre un très long fichier de code source. Modification d une ligne -> recompilation de tout le fichier. Temps de compilation de plus en plus élevés. Décomposer un logiciel volumineux en modules (module = fichiers complémentaires.h et.c) 3

4 Lignes de code (lines of code (LOC)) Taille de différentes version de Windows 4

5 Principes généraux module module module module module module module module 1 immense fichier contenant tout le programme module module module utilise Programme principal 5

6 Analyse Avantages Ecriture de modules plus petits, plus faciles à comprendre. Recompilation d un module -> plus rapide. Donne une structure plus lisible au programme. Possibilité de réutilisation de certains modules. Partager le développement entre plusieurs personnes Mais cela requiert : Un petit travail d analyse supplémentaire. Un petit effort de mise en place des modules. Effort rapidement compensé par les bénéfices. 6

7 La chaîne de compilation du langage C - rappel fichier1.c main.c stdlib.h stdio.h 1. Préprocesseur de texte Code source complet 2. Compilateur fichier1.o main.o crt.lib 3. Editeur de liens Exécutable complet 7

8 Constitution d un module Que peut apporter un module? Des inclusions. Des définitions de symboles. Des types de données. Des constantes, des variables. Des fonctions. Structure d un module en langage C Fichier en-tête :.h Comporte toutes les déclarations (typedef, #define, const, etc). Décrit les services offerts par le module (prototypes). C est l interface du module. Fichier source :.c Comporte l implémentation. 8

9 Première solution Répétition des prototypes fichier vecteur_plan.c void rotation(vecteur_plan* u, double angle) { VECTEUR_PLAN copie; copie = *u; u->x = copie.x * cos(angle) copie.y * sin(angle); u->y = copie.x * sin(angle) + copie.y * cos(angle); } trajectoire.c void rotation(vecteur_plan* u, double angle);.... calcul_position_suivante() { rotation(....); } main.c void rotation(vecteur_plan* u, double angle);.... Que se passe-t-il si on modifie ensuite le prototype de la fonction "rotation"? main() { rotation(....); } 9

10 Première solution Répétition des prototypes - Conséquences Propagation des modifications Une modification de prototype doit être propagée dans tous les fichiers utilisateurs. Travail fastidieux. Coûteux en temps. Risque d oubli Avec des conséquences fatales pour le logiciel. 10

11 Deuxième solution Constitution d un module utilisation de fichiers en-tête fichier vecteur_plan.h #define _USE_MATH_DEFINES #include <math.h> #define TAILLE_LISTE 1000 typedef struct { double x, y; } VECTEUR_PLAN; const VECTEUR_PLAN I = { 1.0, 0.0 }; const VECTEUR_PLAN J = { 0.0, 1.0 }; double produit_scalaire(vecteur_plan u, VECTEUR_PLAN v); void rotation(vecteur_plan* u, double angle); fichier vecteur_plan.c #include "vecteur_plan.h" double produit_scalaire(vecteur_plan u, VECTEUR_PLAN v) { return u.x * v.x + u.y * v.y; } void rotation(vecteur_plan* u, double angle) { VECTEUR_PLAN copie; copie = *u; u->x = copie.x * cos(angle) copie.y * sin(angle); u->y = copie.x * sin(angle) + copie.y * cos(angle); } 11

12 Exemple d utilisation vecteur_plan.h Inclusion multiple de vecteur_plan.h! vecteur_plan.c graphique.h trajectoire.h graphique.c trajectoire.c main.c Problème à la compilation Error 1:'VECTEUR_PLAN' : redefinition; different basic types vecteur_plan.h 9 12

13 Conséquences de la double inclusion main.c #include "trajectoire.h" #include "graphique.h" trajectoire.h #include "vecteur_plan.h" vecteur_plan.h typedef struct { double x, y; } VECTEUR_PLAN; Définition multiple de VECTEUR_PLAN! graphique.h #include "vecteur_plan.h" vecteur_plan.h typedef struct { double x, y; } VECTEUR_PLAN; 13

14 Protection contre la duplication des définitions #ifndef VECTEUR_PLAN_H_ #define VECTEUR_PLAN_H_ #define _USE_MATH_DEFINES #include <math.h> #define TAILLE_LISTE 1000 typedef struct { double x, y; } VECTEUR_PLAN; const VECTEUR_PLAN I = { 1.0, 0.0 }; const VECTEUR_PLAN J = { 0.0, 1.0 }; double produit_scalaire(vecteur_plan u, VECTEUR_PLAN v); void rotation(vecteur_plan* u, double angle); #endif 14

15 Problème de définition multiple des constantes et variables Problème à la liaison Error 1 error LNK2005: _I already defined in main.obj vecteur_plan.obj Error 2 error LNK2005: _J already defined in main.obj vecteur_plan.obj Error 3 error LNK2005: _I already defined in main.obj trajectoire.obj Error 4 error LNK2005: _J already defined in main.obj trajectoire.obj Error 5 fatal error LNK1169: one or more multiply defined symbols found main.c #include "trajectoire.h" trajectoire.h #include "vecteur_plan.h" compilation trajectoire.c #include "trajectoire.h" vecteur_plan.h const VECTEUR_PLAN I = { 1.0, 0.0 }; const VECTEUR_PLAN J = { 0.0, 1.0 }; main.obj _I _J trajectoire.obj _I _J 15

16 Comment éviter les définitions multiples - extern fichier vecteur_plan.h #ifndef VECTEUR_PLAN_H_ #define VECTEUR_PLAN_H_ #define _USE_MATH_DEFINES #include <math.h> #define TAILLE_LISTE 1000 typedef struct { double x, y; } VECTEUR_PLAN; extern const VECTEUR_PLAN I; extern const VECTEUR_PLAN J; double produit_scalaire(vecteur_plan u, VECTEUR_PLAN v); void rotation(vecteur_plan* u, double angle); fichier vecteur_plan.c #include "vecteur_plan.h" const VECTEUR_PLAN I = { 1.0, 0.0 }; const VECTEUR_PLAN J = { 0.0, 1.0 }; double produit_scalaire(vecteur_plan u, VECTEUR_PLAN v) { return u.x * v.x + u.y * v.y; } void rotation(vecteur_plan* u, double angle) { VECTEUR_PLAN copie; copie = *u; u->x = copie.x * cos(angle) - copie.y * sin(angle); u->y = copie.x * sin(angle) + copie.y * cos(angle); #endif 16

17 Partage de constantes et de variables Dans le fichier en-tête (.h) extern type variable; extern const type constante; Dans le fichier source (.c) type variable; const type constante = valeur; 17

18 Structure du projet Tous les fichiers.c doivent être inclus dans le projet. Chaque.c produit un.obj 18

19 Recette de cuisine le fichier.h vecteur_plan.h #ifndef VECTEUR_PLAN_H_ #define VECTEUR_PLAN_H_ #define _USE_MATH_DEFINES #include <math.h> #define TAILLE_LISTE 1000 typedef struct { double x, y; } VECTEUR_PLAN; extern const VECTEUR_PLAN I; extern const VECTEUR_PLAN J; double produit_scalaire(vecteur_plan u, VECTEUR_PLAN v); void rotation(vecteur_plan* u, double angle); #endif Protection contre l inclusion multiple #ifndef #define... #endif // Tout à la fin du fichier Inclusion des fichiers contenant des symboles utilisés dans ce.h (pas d'inclusion non nécessaire) Définition de symboles. Définition de types. Déclarations de constantes et variables globales partagées précédées par «extern» Déclaration de prototypes de fonctions. 19

20 Recette de cuisine le fichier.c vecteur_plan.c #include "vecteur_plan.h" const VECTEUR_PLAN I = { 1.0, 0.0 }; const VECTEUR_PLAN J = { 0.0, 1.0 }; double produit_scalaire(vecteur_plan u, VECTEUR_PLAN v) { return u.x * v.x + u.y * v.y; } Inclusion du.h Définition des constantes et variables globales partagées précédées par «extern» Définition des fonctions dont le prototype est dans le.h, ou de nouvelles fonctions. void rotation(vecteur_plan* u, double angle) { VECTEUR_PLAN copie; copie = *u; u->x = copie.x * cos(angle) - copie.y * sin(angle); u->y = copie.x * sin(angle) + copie.y * cos(angle); 20

21 Recompilation efficace d un projet Compilation incrémentale Tous les fichiers.c n ont pas besoin d être recompilés à chaque changement d un fichier source. En exploitant le graphe de dépendances, le compilateur détermine quels fichiers doivent être recompilés. Temps de compilation divisés par 10 ou plus! 21

22 Recompilation quel module doit être recompilé après un changement? vecteur_plan.h vecteur_plan.c graphique.h trajectoire.h graphique.c trajectoire.c modifié main.c modifié recompilé 22

23 Recompilation quel module doit être recompilé après un changement? vecteur_plan.h vecteur_plan.c graphique.h trajectoire.h graphique.c modifié trajectoire.c main.c modifié recompilé 23

24 Recompilation quel module doit être recompilé après un changement? vecteur_plan.h vecteur_plan.c graphique.h modifié trajectoire.h graphique.c trajectoire.c main.c modifié recompilé 24

25 Recompilation quel module doit être recompilé après un changement? modifié vecteur_plan.h vecteur_plan.c graphique.h trajectoire.h graphique.c trajectoire.c main.c modifié recompilé 25

26 Types de compilation avec Visual Studio Compilation incrémentale de tous les projets de la solution Compilation complète de tous les projets de la solution Effacement de tous les.obj de tous les projets de la solution Compilation incrémentale du projet en cours Compilation complète du projet en cours Effacement de tous les.obj de tous les projets de la solution. 26

27 fichier vecteur_plan.h La compilation séparée Problèmes potentiels incohérence des prototypes fichier main.c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "vecteur_plan.h" int main() { VECTEUR_PLAN v1 = { 3.0, 4.0 }; double norme1; } norme1 = norme(v1); printf("norme du vecteur v1" "(%lf, %lf) : %lf\n", v1.x, v1.y, norme1); system("pause"); return 0; fichier vecteur_plan.c #include "vecteur_plan.h" #ifndef VECTEUR_PLAN_H_ double #define produit_scalaire(vecteur_plan VECTEUR_PLAN_H_ u, VECTEUR_PLAN v) { #define _USE_MATH_DEFINES #include return u.x <math.h> * v.x + u.y * v.y; } #define TAILLE_LISTE 1000 double norme(vecteur_plan u) { typedef struct { return sqrt(produit_scalaire(u, u)); } double x, y; } VECTEUR_PLAN; extern const VECTEUR_PLAN I; extern const VECTEUR_PLAN J; double produit_scalaire(vecteur_plan u, VECTEUR_PLAN v); void rotation(vecteur_plan* u, double angle); #endif 27

28 Problèmes potentiels incohérence des prototypes Absence de prototype dans le.h Par défaut, la fonction norme est considérée comme étant int norme(vecteur_plan u); Or, elle retourne un double. Aucune détection du problème par le compilateur. Résolution Ajouter simplement le prototype de norme dans vecteur_plan.h double norme(vecteur_plan u); 28

29 Problèmes potentiels recompilation incohérente Manque de fiabilité de la gestion des graphes de dépendance Rencontrée lors du remplacement d un fichier source par un fichier plus ancien. En cas de doute: Toujours forcer la recompilation complète. Surtout avant un test en vraie grandeur. 29

30 Graphe de dépendance références circulaires fichier a.h #include "fichier_b.h" fichier b.h #include "fichier_a.h" main.c NON COMPILABLE Problème à la compilation Error 1 fatal error C1014: too many include files : depth = 1024 fichier_b.h 1 30

31 Graphe de dépendance résolution des références circulaires fichier a.h fichier b.h fichier a.c #include "fichier_a.h" #include "fichier_b.h" fichier b.c #include "fichier_a.h" #include "fichier_b.h" Solution : main.c -Eliminer la dépendance entre interfaces (.h) -Conserver la dépendance entre implémentations (.c) 31

32 Résumé Une règle d'écriture est donc d'associer à chaque fichier source nom.c un fichier en-tête nom.h Le fichier nom.h se compose : des déclarations des fonctions d'interface (celles qui sont utilisées dans d'autres fichiers sources) ; d'éventuelles définitions de constantes symboliques et de macros ; d'éventuelles directives au préprocesseur (inclusion d'autres fichiers, compilation conditionnelle). Le fichier nom.c se compose : de variables permanentes, qui ne sont utilisées que dans le fichier nom.c ; des fonctions d'interface dont la déclaration se trouve dans nom.h ; d'éventuelles fonctions locales à nom.c. Le fichier nom.h est inclus dans le fichier nom.c et dans tous les autres fichiers qui font appel à une fonction d'interface définie dans nom.c (mais en principe, PAS dans les fichiers *.h) 32

33 Résumé Inclusion d un header.h dans un autre header.h. Si (et seulement si) un fichier header monmodule.h utilise des déclarations d un autre fichier autremodule.h Pourquoi ne faut-il pas inclure un fichier header dans un autre fichier header? 1. Il peut être difficile de traquer qui comprend quoi et qui définit quoi (dans quel fichier sont définis les fonctions). 2. Le temps de compilation augmente considérablement (pour les grands projets). 33

34 Bibliothèques distribuables La compilation séparée Permet de créer des fichiers.h et.c indépendants. Pouvant contenir des fonctions d usage général. Pouvant être réutilisées sur plusieurs projets. On ne souhaite pas toujours livrer le code source (.c) Il contient une propriété intellectuelle à protéger. L intégration de fichiers.c entraine des temps de compilation. Comment distribuer les fonctions sans livrer les sources? 34

35 Bibliothèques distribuables - Exemple Livraison de Tous les fichiers.h Tous les fichiers compilés.obj vecteur_plan.h graphique.h trajectoire.h vecteur_plan.obj graphique.obj trajectoire.obj Malcommode Il faut inclure individuellement chaque.h dans les programmes Il faut lister tous les.obj dans les options du lieur. 35

36 Bibliothèques distribuables Exemple Livraison empaquetée Livraison de Tous les fichiers.h, plus un fichier qui inclut tous les autres. Tous les fichiers compilés rassemblés dans un seul fichier.lib. robotique.h vecteur_plan.h graphique.h trajectoire.h Robotique.lib vecteur_plan.obj graphique.obj trajectoire.obj Plus commode Il faut inclure seulement robotique.h dans les programmes Il faut lister seulement robotique.lib dans les options du lieur. 36

37 Bibliothèques distribuables - création La plupart des outils de développement C Permettent de créer un.lib à partir de.obj Avec Visual Studio Créer un nouveau projet "Win32 Application" puis "next" Il existe un modèle de projet appelé «static library» Lister simplement les fichier de code source.c La compilation produit un fichier.lib 37

38 Bibliothèques distribuables - utilisation Les fichiers.h doivent se trouver A un emplacement connu du compilateur : #include <> Ou dans le répertoire du projet : #include " " Le fichier.lib Doit être fourni explicitement au lieur Une option de liaison existe avec tous les outils. Avec Visual studio, paramétrage dans les options de projet. 38

39 Bibliothèques distribuables - utilisation 39

40 Qu avons-nous appris? Comment utiliser la compilation séparée pour modulariser. Comment gérer les problèmes liés à l inclusion multiple. Comment partager des fonctions, des variables, des constantes entre modules. L importance des prototypes avec la compilation séparée. Comment distribuer une bibliothèque de fonctions réutilisable. 40

41 Vos questions 41

42 42