Kompilera program

Kompilatorer på Unix har i vissa fall olika namn, men alla fungerar i princip på samma sätt med endast små variationer. Detta kapitel bygger på information om GNU C++ Compiler. Denna kompilator heter g++. De flesta versioner av Unix har g++, men endal har en egen kompilator som ofta heter något i stil med CC, cxx eller dylikt. g++ startas genom att skriva g++ på kommandoraden. Startas den utan argument får man ett kort felmeddelande:

% g++
g++: No input files
%

Alldeles uppenbart skall man ge en eller flera parametrar till g++. Vi antar att hi har ett program i en fil som heter Hello.cpp. För att kompilera detta program ger vi kommandot:

% g++ Hello.cpp
%

Om programmet inte innehåller fel eller underliga konstruktioner fås inga meddelanden överhuvudtaget från kompilatorn. Vi har nu ett program som heter a.out, vilket är det traditionella namnet för namnlösa program under Unix. För att ändra på det namn som kompilatorn ger åt vårt program använder vi switchen -o följt av ett filnamn:

% g++ Hello.cpp -o Hello
%

Det är ingen skillnad i vilken ordning olika switchar ges åt g++. Det finns några fall då det är skillnad, men de nämns senare.

Optimering och debuggning

Kompilatorn kan då den genererar den färdiga programmet försöka optimera koden, d.v.s. göra den snabbare. Detta betyder inte att kompilatorn försöker skriva om kod som programmeraren skrivit ineffektivt, utan den försöker göra olika slingor så korta som möjligt, undvika långsam kod och använda diverse fula trick för att göra programmet snabbare. Kompilatorn kan i vissa fall försöka om och om igen göra en viss del av programmet snabbare tills den hittar en lösning som är bra. Hur mycket snabbare ett prograam kan bli beror till stor del på typen av program. Om det är ett program som till store del väntar på input från användare eller dylikt kommer en optimering av koden kanppast ens att märkas. Om det däremot är ett program som spenderar en stor del av sin tid i olika beräkningar kan optimering av koden ha en stor inverkan på exekveringstiden.

Kompilering med optimeringar innebär att kompilatorn konsumerar mycket mera minne och tid för kompileringen. Det kan därför löna sig att under utvecklingsskedet kompilera program utan optimeringar, och först då programmet är klart görs en sista kompilering med optimeringar påslagna. Ofta blir de resulterande kärbara filerna en aning större än de skulle blivit utan optimeringar, med skillnaden är oftast mycket liten. För att kompilera med optimeringar använda flaggan -O eller -On, där n är ett värde mellan 0 och 3 (inklusive). Värdet 0 inebär ingen optimering överhuvudtaget och 3 full optimering. För att optimera vårt program Hello.cpp kan vi göra följande:

% g++ -O2 Hello.cpp -o Hello
%

Vi kunde även använda endast -O, vilket är ekvivalen med -O2.

Om vi har problem med vårt program och vill veta vad det gör finns det två huvudalternativ. Det ena är arbetsdrygt och innebär att man med jämna mellanrum i programmet skriver ut data om vad programmet gör, t.ex. värden på centrala varaiabler. Den andra och mera praktiska metoden innebär att man använder en debugger. En debugger kan köra ett program under kontrollerade omständigheter och låter programmeraren titta på variablers värden, köra programmet radvis o.s.v. Det finns olika debuggers under Unix, bl.a. gdb (GNU Debugger) och dbx. På Linux används gdb. För att debuggern skall kunna "debugga" vårt program måste vi instruera kompilatorn att skriva med extra information i det slutgiltiga programmet. Denna extra information innehåller data om variabler, deras typ och namn, själv programkoden som den ser ut i originalfilen o.s.v. Program med debug-information inkluderar är vanligen mycket större än program utan samma information. Ofta är det fråga om filstorlekar på tiotals gånger normal storlek. Stora program är långsamma att starta, och ibland kör program med debuginformation även långsammare. Det lönar sig alltså att endast inkludera debug-information då den verkligen behövs. För att göra detta används switchen -g. Om vi igen ser på vårt exempel:

% g++ Hello.cpp -g -o Hello
%

Det är inte heller här någon skillnad vart switchar placeras, så länge de inte placeras mellan en switch och dess argument (t.ex. -o och Hello ovan).

Varningar

Ofta då man programmerar gör man små fel som egentligen inte direkt är fel, men som kan bli det med lite otur. Man skriver då kod som är tvivelaktig och som borde ändras för att den ska uppfylla standrarderna för C++. I sådana fall kan man få kompilatorn att generera varningar för kod som är tvivelaktig. I standardutförande ger t.ex. g++ mycket få varningar, d.v.s. den tillåter kod som är mycket nära syntaktiskt fel. Om man inte korrigerar dessa olägenheter kanske de orsakar fel senare i programmet. Till g++ kan man ge switchen -Wall för att den skall generera alla möjliga varningar. Det är en mycket bra sed att alltid se till att alla program kompilerar helt utan varningar, eftersom det är ett tecken på en bra programmerare. Vi kan kompilera vårt Hello.cpp med varningar påkopplade, men det ger knappast några fel. Istället kan man prova kompilera nedanstående program, so innehåller två små missar:

#include <ostream>

int main () {
  // oanvänd variabel
  int Oanvand;

  enum Alternativ { A, B, C };
  Alternativ Tal = A;

  // switch som ej beaktar värdet 'C'
  switch ( Tal ) {
  case A : cout << "Det är ett A!" << endl; break;
  case B : cout << "Det är ett B!" << endl; break;
  }
}

Bara genom att läsa programmet kan det vara svårt att se vad som kunde vara fel på det. Kompilerar men det på normalt sätt får man heller inga varningar. Vi antar att programmet heter Varning.cpp.

% g++ Varning.cpp -o Varning
%

Inga varningar. Lägger vi till-Wall får vi följande resultat:

% g++ -Wall Varning.cpp -o Varning
Varning.cpp: In function `int main()':
Varning.cpp:13: warning: enumeration value `C' not handled in switch
Varning.cpp:5: warning: unused variable `int Oanvand'
%

Nu kanske vi ser vad det är frågan om. Vi har en variabel Oanvand som vi nog deklararar, men aldrig använder. Det är orsak till en varning. Vi har även en switch-konstruktion som kontrollerar en enum. Vi har dock ingen case för värdet C, och inte har vi heller en default som kunde "fånga upp" alla som inte har en egen case. Även detta är värt en varning.

Förutom -Wall kan man för g++ ävan använda switchen -pedantic, som gör att kompilatorn är pedantisk då den kontrollerar koden. ger ännu mera potentiella varningar än -Wall. Man kan med fördel kombinera dessa två switchar och använda dem samtidigt.

Sökstig för headerfiler

Då man använder sig av externa bibliotek behöver man för det mesta inkludera speciella header-filer. I många fall är dessa header-filer placerade på ett ställe på disken där kompilatorn söker automatiskt, t.ex. /usr/include, men alltid är de inte det. I sådana fall måste man kunna berätta åt kompilatorn var den skall söka efter header-filer som inte hittas i normala kataloger. Switchen som gör detta är -Ikatalog. Om vi har ett program som heter StortProgram.cpp som behöver header-filer som finns i både /opt/Mesa/include och /usr/local/include kan man ge följande kommandorad:

% g++ StortProgram.cpp -I/usr/local/include -I/opt/Mesa/include
%

Man kan alltså ge flera -I på samma kommandorad. De läggs sedan till till den interna sökvägen för kompilatorn. Notera att inget mellanrum finns mellan -I och katalognamnet. Om alla header-filer som StortProgram.cpp behöver inte kan hittas ens i dessa kataloger ger kompilatorn ett felmeddelande. Man måste då lägga till ytterligare sökstigar med nya -I.