C++ 工具链配置

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概览

要使用正确的选项调用编译器,Bazel 需要 编译器内部结构,例如 include 目录和重要标志。 换句话说,Bazel 需要一个简化的编译器模型来了解其工作原理。

Bazel 需要具备以下知识:

  • 编译器是否支持 thinLTO、模块、动态链接或 PIC(位置无关代码)。
  • 所需工具(例如 gcc、ld、ar、objcopy 等)的路径。
  • 内置系统包含目录。Bazel 需要这些信息来验证源文件中包含的所有头文件是否已在 BUILD 文件中正确声明。
  • 默认的 sysroot。
  • 编译、链接、归档时要使用哪些标志。
  • 应针对支持的编译模式(opt、dbg、fastbuild)使用哪些标志。
  • 创建编译器专门需要的变量。

如果编译器支持多个架构,则 Bazel 需要配置 。

CcToolchainConfigInfo 是一个提供程序,可提供必要的精细级别来配置 Bazel 的 C++ 规则的行为。默认情况下 Bazel 会自动为您的构建配置 CcToolchainConfigInfo,但您可以 可以选择手动配置为此,你需要一条 Starlark 规则 提供 CcToolchainConfigInfo,并且您需要指向 的 toolchain_config 属性 cc_toolchain添加到您的规则中。 您可以通过调用CcToolchainConfigInfo cc_common.create_cc_toolchain_config_info()。 您可以在 @rules_cc//cc:cc_toolchain_config_lib.bzl 中找到此过程中所需的所有结构体的 Starlark 构造函数。

当 C++ 目标进入分析阶段时,Bazel 会选择合适的 cc_toolchain 基于 BUILD 文件进行定位,并获取 CcToolchainConfigInfo cc_toolchain.toolchain_config 属性。cc_toolchain 目标 通过 CcToolchainProvider 将这些信息传递给 C++ 目标。

例如,编译或链接操作,由诸如 cc_binarycc_library 需要以下信息:

  • 要使用的编译器或链接器
  • 编译器/链接器的命令行标记
  • 通过 --copt/--linkopt 选项传递的配置标志
  • 环境变量
  • 在执行操作的沙盒中所需的工件

上述所有信息(沙盒中所需的工件除外)均在 cc_toolchain 指向的 Starlark 目标中指定。

要发送到沙盒的工件在 cc_toolchain 中声明 目标。例如,借助 cc_toolchain.linker_files 属性,您可以 指定要装入沙盒的链接器二进制文件和工具链库。

工具链选择

工具链选择逻辑的运作方式如下:

  1. 用户在 BUILD 文件中指定 cc_toolchain_suite 目标,并使用 --crosstool_top 选项将 Bazel 指向该目标。

  2. cc_toolchain_suite 目标引用了多个工具链。通过 --cpu--compiler 标志的值决定了 工具链,可以仅基于 --cpu 标志值进行选择,或者 基于联合 --cpu | --compiler 值。选择流程如下:

    • 如果指定了 --compiler 选项,Bazel 会使用 --cpu | --compilercc_toolchain_suite.toolchains 属性中选择相应的条目。如果 Bazel 找不到 相应的条目,则会抛出错误。

    • 如果未指定 --compiler 选项,则 Bazel 只需使用 --cpu 即可从 cc_toolchain_suite.toolchains 属性中选择相应的条目。

    • 如果未指定任何标志,则 Bazel 会检查宿主系统, --cpu 值。请参阅 检查机制代码

选择工具链后,相应的 featureaction_config Starlark 规则中的对象来控制 build 的配置(即 )。借助这些消息,您可以在不修改 Bazel 二进制文件的情况下在 Bazel 中实现完整的 C++ 功能。C++ 规则支持多个唯一操作(详细说明) Bazel 源代码中的方法。

功能

功能是指需要命令行标志、操作、对执行环境的约束条件或依赖项更改的实体。功能 可以非常简单,例如允许 BUILD 文件选择 标志,例如 treat_warnings_as_errors,或者与 C++ 规则和 将新的编译操作和输入添加到编译中,例如 header_modulesthin_lto

理想情况下,CcToolchainConfigInfo 应包含一个功能列表,其中每个功能都由一个或多个标志组组成,每个标志组都定义了适用于特定 Bazel 操作的标志列表。

功能通过名称指定,这允许将 Starlark 规则配置与 Bazel 版本完全解耦。换句话说,只要 CcToolchainConfigInfo 配置不需要使用新功能,Bazel 版本就不会影响其行为。

您可以通过以下某种方式启用某项功能:

  • 地图项的 enabled 字段设置为 true
  • Bazel 或规则所有者明确启用该功能。
  • 用户通过 --feature Bazel 选项或 features 规则启用该功能 属性。

功能之间可能存在相互依赖关系,并且可能取决于命令行标志、BUILD 文件设置和其他变量。

特征关系

通常,依赖项是直接通过 Bazel 进行管理的,Bazel 只会强制执行要求并管理构建中定义的功能固有的冲突。借助工具链规范,您可以使用更精细的约束条件,直接在用于管理功能支持和扩展的 Starlark 规则中使用。它们是:

限制条件 说明
requires = [
   feature_set (features = [
       'feature-name-1',
       'feature-name-2'
   ]),
]
特征级。只有指定的必需项支持该功能 功能。例如,如果某个功能仅在 某些构建模式(optdbgfastbuild)。如果 `requires` 包含多个 `feature_set` 如果满足任意一个 `feature_set`,则该特征受支持 (启用所有指定的功能时)。
implies = ['feature']

功能级。此特征隐含指定的特征。 启用某项功能还会隐式启用该功能所暗示的所有功能(即,它会递归地运行)。

此外,它还能够将常见的部分功能 例如消毒程序的常见组成部分暗示 功能无法停用。

provides = ['feature']

功能级。表示此地图项是几个相互独立的 独有的备选功能例如,所有消毒程序都可以 指定 provides = ["sanitizer"]

这样可以在用户询问时列出替代项,从而改善错误处理情况 同时实现两项或多项互斥功能。

with_features = [
  with_feature_set(
    features = ['feature-1'],
    not_features = ['feature-2'],
  ),
]
标志集级别。一个地图项可以使用多个标志集指定多个标志。 如果指定了 with_features,该标志集仅会展开 如果至少有一个 with_feature_set,则添加到 build 命令 指定features中的所有特征集的特征 已启用,并且 not_features 中指定的所有功能 一组被停用。 如果未指定 with_features,系统将无条件地对指定的每个操作应用标志集。

操作

借助操作,您可以灵活地修改操作的执行环境,而无需假定操作的运行方式。一个 action_config 指定操作调用的工具二进制文件,而 feature 指定用于确定该工具如何 在调用操作时的行为。

功能会引用操作,以指明它们会影响哪些 Bazel 操作,因为操作可以修改 Bazel 操作图。CcToolchainConfigInfo 提供程序包含与标志和工具相关联的操作,例如 c++-compile。为每项操作指定了标记 方法是将它们与一个特征相关联

每个操作名称代表 Bazel 执行的一类操作,例如 编译或链接不过,操作与 Bazel 操作类型之间存在多对一关系,其中 Bazel 操作类型是指实现操作的 Java 类(例如 CppCompileAction)。具体而言,下表中的“汇编器操作”和“编译器操作”均为 CppCompileAction,而链接操作为 CppLinkAction

汇编器操作

操作 说明
preprocess-assemble 组装预处理。通常用于 .S 文件。
assemble 在不预处理的情况下进行组装。通常适用于 .s 文件。

编译器操作

操作 说明
cc-flags-make-variable CC_FLAGS 传播到 genrules。
c-compile 以 C 语言进行编译。
c++-compile 以 C++ 进行编译。
c++-header-parsing 对头文件运行编译器的解析器,以确保头文件 是独立的,否则会产生编译错误。仅适用于支持模块的工具链。
操作 说明
c++-link-dynamic-library 关联包含其所有依赖项的共享库。
c++-link-nodeps-dynamic-library 关联仅包含 cc_library 个来源的共享库。
c++-link-executable 关联最终的可运行库。

AR 操作

AR 操作会通过 ar 将对象文件汇编到归档库 (.a 文件) 中,并将一些语义编码到名称中。

操作 说明
c++-link-static-library 创建静态库(归档)。

LTO 操作

操作 说明
lto-backend 将位码编译为原生对象的 ThinLTO 操作。
lto-index 生成全局索引的 ThinLTO 操作。

使用 action_config

action_config 是一种 Starlark 结构体,用于描述 Bazel 通过指定要在操作期间调用的工具(二进制文件)和 标志。这些标志会对操作的 执行。

action_config() 构造函数包含以下参数:

属性 说明
action_name 与此操作对应的 Bazel 操作。 Bazel 使用此属性来发现每项操作的工具和执行 要求。
tools 要调用的可执行文件。应用于该操作的工具将是 列表中的第一个工具,其特征集与 配置。必须提供默认值。
flag_sets 适用于一组操作的标志列表。这与 功能。
env_sets 适用于一组操作的环境限制条件列表。 与功能相同。

如前所述的地图项关系所述,action_config 可以要求和暗示其他地图项和 action_config。此行为与功能的行为类似。

最后两个属性与 因为一些 Bazel 操作需要使用特定标志或 环境变量,目标是避免不必要的 action_config+feature, 对。通常,最好在多个 action_config 中共享单个特征。

您无法在同一工具链中定义多个具有相同 action_nameaction_config。这可以防止工具路径产生歧义 并强制执行 action_config 背后的意图,即操作的属性 工具链中的单个位置都有清楚说明。

使用工具构造函数

action_config 可以通过其 tools 参数指定一组工具。 tool() 构造函数接受以下参数:

字段 说明
path 相关工具的路径(相对于当前位置)。
with_features 功能集列表,必须满足其中至少一个条件,此工具才能应用。

对于给定的 action_config,只有一个 tool 会将其工具路径和执行要求应用于 Bazel 操作。已选择工具 方法是遍历 action_config 上的 tools 属性,直到工具 具有与功能配置匹配的 with_feature 集 (请参阅本页前面的特征关系) )。您应在工具列表末尾使用默认值 对应的功能。

用法示例

可以结合使用特性和操作来实现 Bazel 操作 具有多样化的跨平台语义的特征。例如,调试符号生成在 macOS 要求在编译操作中生成符号,然后调用 在关联操作期间创建经过压缩的 dsym 归档文件的专用工具,以及 然后解压缩该归档,以生成应用软件包和 .plist 文件的大小

使用 Bazel 时,此过程可以改为按如下方式实现,其中 unbundle-debuginfo 是 Bazel 操作:

load("@rules_cc//cc:defs.bzl", "ACTION_NAMES")

action_configs = [
    action_config (
        action_name = ACTION_NAMES.cpp_link_executable,
        tools = [
            tool(
                with_features = [
                    with_feature(features=["generate-debug-symbols"]),
                ],
                path = "toolchain/mac/ld-with-dsym-packaging",
            ),
            tool (path = "toolchain/mac/ld"),
        ],
    ),
]

features = [
    feature(
        name = "generate-debug-symbols",
        flag_sets = [
            flag_set (
                actions = [
                    ACTION_NAMES.c_compile,
                    ACTION_NAMES.cpp_compile
                ],
                flag_groups = [
                    flag_group(
                        flags = ["-g"],
                    ),
                ],
            )
        ],
        implies = ["unbundle-debuginfo"],
   ),
]

在 Linux 中,此功能的实现方式完全不同, fission 或 Windows 版,它会生成 .pdb 文件。例如,基于 fission 的调试符号生成的实现可能如下所示:

load("@rules_cc//cc:defs.bzl", "ACTION_NAMES")

action_configs = [
    action_config (
        name = ACTION_NAMES.cpp_compile,
        tools = [
            tool(
                path = "toolchain/bin/gcc",
            ),
        ],
    ),
]

features = [
    feature (
        name = "generate-debug-symbols",
        requires = [with_feature_set(features = ["dbg"])],
        flag_sets = [
            flag_set(
                actions = [ACTION_NAMES.cpp_compile],
                flag_groups = [
                    flag_group(
                        flags = ["-gsplit-dwarf"],
                    ),
                ],
            ),
            flag_set(
                actions = [ACTION_NAMES.cpp_link_executable],
                flag_groups = [
                    flag_group(
                        flags = ["-Wl", "--gdb-index"],
                    ),
                ],
            ),
      ],
    ),
]

标志组

CcToolchainConfigInfo 允许您将标记捆绑到不同的组中,以便 特定用途。您可以在 中使用预定义的变量来指定标志, 标记值内,当将标记添加到 build 命令。例如:

flag_group (
    flags = ["%{output_execpath}"],
)

在这种情况下,该标志的内容将替换为输出文件路径 操作。

标志组会按照其显示顺序展开到构建命令中 。

对于添加到 build 命令时需要使用不同值重复的标志,标志组可以迭代类型为 list 的变量。例如, 类型为 list 的变量 include_path

flag_group (
    iterate_over = "include_paths",
    flags = ["-I%{include_paths}"],
)

对于 include_paths 列表中的每个路径元素,会展开为 -I<path>。标志组声明正文中的所有标志(或 flag_group)都会作为一个整体展开。例如:

flag_group (
    iterate_over = "include_paths",
    flags = ["-I", "%{include_paths}"],
)

对于 include_paths 列表中的每个路径元素,会展开为 -I <path>

变量可以重复多次。例如:

flag_group (
    iterate_over = "include_paths",
    flags = ["-iprefix=%{include_paths}", "-isystem=%{include_paths}"],
)

扩展为:

-iprefix=<inc0> -isystem=<inc0> -iprefix=<inc1> -isystem=<inc1>

变量可以对应于可使用点表示法访问的结构。例如:

flag_group (
    flags = ["-l%{libraries_to_link.name}"],
)

结构可以嵌套,也可以包含序列。防止名称冲突 为明确指定,您必须通过各个字段指定完整路径。例如:

flag_group (
    iterate_over = "libraries_to_link",
    flag_groups = [
        flag_group (
            iterate_over = "libraries_to_link.shared_libraries",
            flags = ["-l%{libraries_to_link.shared_libraries.name}"],
        ),
    ],
)

条件展开

标志组支持根据特定变量或其字段的存在情况使用 expand_if_availableexpand_if_not_availableexpand_if_trueexpand_if_falseexpand_if_equal 属性进行条件扩展。例如:

flag_group (
    iterate_over = "libraries_to_link",
    flag_groups = [
        flag_group (
            iterate_over = "libraries_to_link.shared_libraries",
            flag_groups = [
                flag_group (
                    expand_if_available = "libraries_to_link.shared_libraries.is_whole_archive",
                    flags = ["--whole_archive"],
                ),
                flag_group (
                    flags = ["-l%{libraries_to_link.shared_libraries.name}"],
                ),
                flag_group (
                    expand_if_available = "libraries_to_link.shared_libraries.is_whole_archive",
                    flags = ["--no_whole_archive"],
                ),
            ],
        ),
    ],
)

CcToolchainConfigInfo 参考文档

本部分提供了成功配置 C++ 规则所需的构建变量、功能和其他信息的参考信息。

CcToolchainConfigInfo 编译变量

以下是 CcToolchainConfigInfo build 变量的参考。

变量 操作 说明
source_file compile 要编译的源文件。
input_file strip 要去除的制品。
output_file 编译, 剥离 编译输出。
output_assembly_file compile 发出的汇编文件。仅在 compile 操作发出汇编文本时适用,通常是在使用 --save_temps 标志时。其内容与 output_file
output_preprocess_file compile 预处理的输出。仅适用于仅预处理源文件的编译操作(通常是在使用 --save_temps 标志时)。内容与 output_file 相同。
includes compile 编译器必须无条件地在编译后的源代码中包含的文件序列。
include_paths compile 编译程序所在的序列目录 搜索使用 #include<foo.h> 包含的标头 和 #include "foo.h"
quote_include_paths compile -iquote 序列包含 - 编译器在其中搜索使用 #include "foo.h" 包含的头文件的目录。
system_include_paths compile -isystem 序列包含 - 编译器在其中搜索使用 #include <foo.h> 包含的头文件的目录。
dependency_file compile 编译器生成的 .d 依赖项文件。
preprocessor_defines compile defines 的序列,例如 --DDEBUG
pic compile 将输出编译为位置无关代码。
gcov_gcno_file compile gcov 覆盖率文件。
per_object_debug_info_file compile 每个对象的调试信息 (.dwp) 文件。
stripopts strip stripopts 序列。
legacy_compile_flags compile 旧版 CROSSTOOL 字段(例如 compiler_flagoptional_compiler_flagcxx_flagoptional_cxx_flag)中的标志序列。
user_compile_flags compile 来自 copt 规则属性或 --copt--cxxopt--conlyopt 标志。
unfiltered_compile_flags compile unfiltered_cxx_flag 旧版 CROSSTOOL 字段或 unfiltered_compile_flags 功能。这些内容不会被 nocopts 规则属性过滤。
sysroot sysroot
runtime_library_search_directories 链接 链接器运行时搜索路径中的条目(通常使用 -rpath 标志设置)。
library_search_directories 链接 链接器搜索路径中的条目(通常使用 -L 标志设置)。
libraries_to_link 链接 在链接器调用中提供要链接为输入的文件的标志。
def_file_path 链接 在 Windows 上通过 MSVC 使用的 def 文件的位置。
linker_param_file 链接 由 bazel 创建的链接器参数文件的位置 可突破命令行长度限制。
output_execpath 链接 链接器输出的执行路径。
generate_interface_library 链接 "yes""no",具体取决于是否应生成接口库。
interface_library_builder_path 链接 接口库构建器工具的路径。
interface_library_input_path 链接 接口库 ifso 构建器工具的输入。
interface_library_output_path 链接 使用 ifso 构建器工具生成接口库的路径。
legacy_link_flags 链接 来自旧版 CROSSTOOL 字段的链接器标记。
user_link_flags 链接 来自 --linkopt 的链接器标记 或 linkopts 属性。
linkstamp_paths 链接 用于提供链接标记路径的构建变量。
force_pic 链接 如果存在此变量,则表示 PIC/PIE 代码应该 (已传递 Bazel 选项“--force_pic”)。
strip_debug_symbols 链接 如果存在此变量,则表示应剥离调试符号。
is_cc_test 链接 当前操作为“cc_test”时为真 关联操作,否则为 false。
is_using_fission 编译, 链接, compile, link 如果存在此变量,则表示存在裂解(每个对象的调试信息) 已启用。调试信息将改为存储在 .dwo 文件中 的 .o 文件,以及编译器和链接器需要知道这一点。
fdo_instrument_path 编译、链接 存储 FDO 插桩配置文件的目录的路径。
fdo_profile_path compile FDO 配置文件的路径。
fdo_prefetch_hints_path compile 缓存预提取配置文件的路径。
cs_fdo_instrument_path 编译、链接 用于存储上下文感知型 FDO 插桩配置文件的目录的路径。

知名功能

以下是功能及其激活条件的参考文档。

功能 文档
opt | dbg | fastbuild 根据编译模式默认处于启用状态。
static_linking_mode | dynamic_linking_mode 默认处于启用状态,具体取决于关联模式。
per_object_debug_info 如果指定了 supports_fission 功能且 并且当前编译模式是在 --fission 标志。
supports_start_end_lib 如果启用(并且设置了 --start_end_lib 选项),则 Bazel 不会链接到静态库,而是使用 用于链接到对象的 --start-lib/--end-lib 链接器选项 。这样可以加快构建速度,因为 Bazel 无需构建静态库。
supports_interface_shared_libraries 如果启用(并设置了选项 --interface_shared_objects),Bazel 会将 linkstatic 设为 False(默认为 cc_test)的目标与接口共享库相关联。这样可以加快增量重新关联的速度。
supports_dynamic_linker 如果启用,C++ 规则将知道该工具链可以生成共享库。
static_link_cpp_runtimes 如果启用,Bazel 将在静态链接模式下静态链接 C++ 运行时,在动态链接模式下动态链接 C++ 运行时。cc_toolchain.static_runtime_libcc_toolchain.dynamic_runtime_lib 属性(具体取决于关联模式)中指定的工件将添加到关联操作中。
supports_pic 启用后,工具链将知道将 PIC 对象用于动态库。 每当需要进行 PIC 编译时,都会存在 `pic` 变量。如果默认未启用,并且传递了 `--force_pic`,Bazel 将请求 `supports_pic` 并验证该功能是否已启用。该功能缺失或无法 因此无法使用 `--force_pic`。
static_linking_mode | dynamic_linking_mode 根据关联模式默认处于启用状态。
no_legacy_features 阻止 Bazel 将旧版功能添加到 C++ 配置(如果存在)。请查看 功能。

旧版功能修补逻辑

Bazel 会将以下更改应用于工具链的功能,以便向后兼容 兼容性:

  • legacy_compile_flags 功能移至工具链顶部
  • default_compile_flags 功能移至工具链顶部
  • 在工具链顶部添加 dependency_file(如果不存在)功能
  • pic(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • per_object_debug_info(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • preprocessor_defines(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • includes(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • include_paths(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • 在工具链顶部添加 fdo_instrument(如果不存在)功能
  • fdo_optimize(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • 在工具链顶部添加 cs_fdo_instrument(如果不存在)功能
  • 在工具链顶部添加 cs_fdo_optimize(如果不存在)功能
  • fdo_prefetch_hints(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • autofdo(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • build_interface_libraries(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • dynamic_library_linker_tool(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • shared_flag(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • linkstamps(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • output_execpath_flags(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • 在工具链顶部添加 runtime_library_search_directories(如果不存在)功能
  • 在工具链顶部添加 library_search_directories(如果不存在)功能
  • archiver_flags(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • libraries_to_link(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • force_pic_flags(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • user_link_flags(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • legacy_link_flags(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • 在工具链顶部添加 static_libgcc(如果不存在)功能
  • 在工具链顶部添加 fission_support(如果不存在)功能
  • 在工具链顶部添加 strip_debug_symbols(如果不存在)功能
  • coverage(如果不存在)功能添加到工具链的顶部
  • 在工具链顶部添加 llvm_coverage_map_format(如果不存在)功能
  • 在工具链顶部添加 gcc_coverage_map_format(如果不存在)功能
  • 向工具链底部添加 fully_static_link(如果不存在)功能
  • 向工具链底部添加了 user_compile_flags(如果不存在)功能
  • 向工具链底部添加了 sysroot(如果不存在)功能
  • 向工具链底部添加 unfiltered_compile_flags(如果不存在)功能
  • 向工具链底部添加了 linker_param_file(如果不存在)功能
  • 向工具链底部添加了 compiler_input_flags(如果不存在)功能
  • 向工具链底部添加 compiler_output_flags(如果不存在)功能

这是一个长长的功能列表。我们计划在 Starlark 中的交叉工具完成后移除它们。如有兴趣,请参阅 CppActionConfigs 中的实现;对于生产型工具链,不妨考虑添加 no_legacy_features,以使工具链更加独立。