Bazel 教程:配置 C++ 工具链

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本教程通过一个示例场景介绍了如何为项目配置 C++ 工具链。它基于使用 clang 构建且没有错误的 C++ 示例项目

学习内容

在本教程中,您将学习如何:

  • 设置构建环境
  • 配置 C++ 工具链
  • 创建一个 Starlark 规则,为 cc_toolchain 提供额外的配置,以便 Bazel 可以使用 clang 构建应用
  • 在 Linux 机器上运行 bazel build --config=clang_config //main:hello-world 以确认预期结果
  • 构建 C++ 应用

准备工作

设置构建环境

本教程假定您使用的是 Linux,并且已成功构建 C++ 应用并安装了适当的工具和库。本教程使用 clang version 9.0.1,您可以在系统上安装它。

请按照以下步骤设置构建环境:

  1. 如果您尚未下载并安装 Bazel 0.23 或更高版本,请执行此操作。

  2. 从 GitHub 下载示例 C++ 项目,并将其放在本地机器上的空目录中。

  3. 将以下 cc_binary 目标添加到 main/BUILD 文件中:

    cc_binary(
        name = "hello-world",
        srcs = ["hello-world.cc"],
    )
    
  4. 在工作区目录的根目录下创建一个 .bazelrc 文件,其中包含以下内容,以便使用 --config 标志:

    # Use our custom-configured c++ toolchain.
    
    build:clang_config --crosstool_top=//toolchain:clang_suite
    
    # Use --cpu as a differentiator.
    
    build:clang_config --cpu=k8
    
    # Use the default Bazel C++ toolchain to build the tools used during the
    # build.
    
    build:clang_config --host_crosstool_top=@bazel_tools//tools/cpp:toolchain
    

对于条目 build:{config_name} --flag=value,命令行标志 --config={config_name} 与该特定标志相关联。请参阅有关所用标志的文档:crosstool_topcpuhost_crosstool_top

使用 bazel build --config=clang_config //main:hello-world 构建目标时,Bazel 会使用 cc_toolchain_suite //toolchain:clang_suite 中的自定义工具链。该套件可能会针对不同的 CPU 列出不同的工具链,因此它会使用标志 --cpu=k8 进行区分。

由于 Bazel 在构建过程中会使用许多使用 C++ 编写的内部工具(例如 process-wrapper),因此为托管平台指定了现有的默认 C++ 工具链,以便使用该工具链(而非本教程中创建的工具链)构建这些工具。

配置 C++ 工具链

如需配置 C++ 工具链,请反复构建应用,并逐一消除每个错误,如下所述。

  1. 使用以下命令运行 build:

    bazel build --config=clang_config //main:hello-world
    

    由于您在 .bazelrc 文件中指定了 --crosstool_top=//toolchain:clang_suite,因此 Bazel 会抛出以下错误:

    No such package `toolchain`: BUILD file not found on package path.
    

    在工作区目录中,为该软件包创建 toolchain 目录,并在 toolchain 目录中创建一个空的 BUILD 文件。

  2. 再次运行 build。由于 toolchain 软件包尚未定义 clang_suite 目标,因此 Bazel 会抛出以下错误:

    No such target '//toolchain:clang_suite': target 'clang_suite' not declared
    in package 'toolchain' defined by .../toolchain/BUILD
    

    toolchain/BUILD 文件中,按如下方式定义一个空文件组:

    package(default_visibility = ["//visibility:public"])
    
    filegroup(name = "clang_suite")
    
  3. 再次运行 build。Bazel 会抛出以下错误:

    '//toolchain:clang_suite' does not have mandatory providers: 'ToolchainInfo'
    

    Bazel 发现 --crosstool_top 标志指向的规则未提供必要的 ToolchainInfo 提供程序。因此,您需要将 --crosstool_top 指向确实提供 ToolchainInfo 的规则,即 cc_toolchain_suite 规则。在 toolchain/BUILD 文件中,将空文件组替换为以下内容:

    cc_toolchain_suite(
        name = "clang_suite",
        toolchains = {
            "k8": ":k8_toolchain",
        },
    )
    

    toolchains 属性会自动将 --cpu(以及指定的 --compiler)值映射到 cc_toolchain。您尚未定义任何 cc_toolchain 目标,Bazel 很快就会对此提出警告。

  4. 再次运行 build。Bazel 会抛出以下错误:

    Rule '//toolchain:k8_toolchain' does not exist
    

    现在,您需要为 cc_toolchain_suite.toolchains 属性中的每个值定义 cc_toolchain 目标。将以下内容添加到 toolchain/BUILD 文件中:

    filegroup(name = "empty")
    
    cc_toolchain(
        name = "k8_toolchain",
        toolchain_identifier = "k8-toolchain",
        toolchain_config = ":k8_toolchain_config",
        all_files = ":empty",
        compiler_files = ":empty",
        dwp_files = ":empty",
        linker_files = ":empty",
        objcopy_files = ":empty",
        strip_files = ":empty",
        supports_param_files = 0,
    )
    
  5. 再次运行 build。Bazel 会抛出以下错误:

    Rule '//toolchain:k8_toolchain_config' does not exist
    

    接下来,将“:k8_toolchain_config”目标添加到 toolchain/BUILD 文件中:

    filegroup(name = "k8_toolchain_config")
    
  6. 再次运行 build。Bazel 会抛出以下错误:

    '//toolchain:k8_toolchain_config' does not have mandatory providers:
    'CcToolchainConfigInfo'
    

    CcToolchainConfigInfo 是用于配置 C++ 工具链的提供程序。如需修正此错误,请创建一个 Starlark 规则,通过创建包含以下内容的 toolchain/cc_toolchain_config.bzl 文件向 Bazel 提供 CcToolchainConfigInfo

    def _impl(ctx):
        return cc_common.create_cc_toolchain_config_info(
            ctx = ctx,
            toolchain_identifier = "k8-toolchain",
            host_system_name = "local",
            target_system_name = "local",
            target_cpu = "k8",
            target_libc = "unknown",
            compiler = "clang",
            abi_version = "unknown",
            abi_libc_version = "unknown",
        )
    
    cc_toolchain_config = rule(
        implementation = _impl,
        attrs = {},
        provides = [CcToolchainConfigInfo],
    )
    

    cc_common.create_cc_toolchain_config_info() 创建所需的提供方 CcToolchainConfigInfo。如需使用 cc_toolchain_config 规则,请在软件包语句下方将加载语句添加到 toolchain/BUILD

    load(":cc_toolchain_config.bzl", "cc_toolchain_config")
    

    并将“k8_toolchain_config”文件组替换为 cc_toolchain_config 规则的声明:

    cc_toolchain_config(name = "k8_toolchain_config")
    
  7. 再次运行 build。Bazel 会抛出以下错误:

    .../BUILD:1:1: C++ compilation of rule '//:hello-world' failed (Exit 1)
    src/main/tools/linux-sandbox-pid1.cc:421:
    "execvp(toolchain/DUMMY_GCC_TOOL, 0x11f20e0)": No such file or directory
    Target //:hello-world failed to build`
    

    此时,Bazel 已经有足够的信息来尝试构建代码,但它仍然不知道要使用哪些工具来完成所需的构建操作。您将修改 Starlark 规则实现,以告知 Bazel 要使用哪些工具。为此,您需要 @bazel_tools//tools/cpp:cc_toolchain_config_lib.bzl 中的 tool_path() 构造函数:

    # toolchain/cc_toolchain_config.bzl:
    # NEW
    load("@bazel_tools//tools/cpp:cc_toolchain_config_lib.bzl", "tool_path")
    
    def _impl(ctx):
        tool_paths = [ # NEW
            tool_path(
                name = "gcc",
                path = "/usr/bin/clang",
            ),
            tool_path(
                name = "ld",
                path = "/usr/bin/ld",
            ),
            tool_path(
                name = "ar",
                path = "/usr/bin/ar",
            ),
            tool_path(
                name = "cpp",
                path = "/bin/false",
            ),
            tool_path(
                name = "gcov",
                path = "/bin/false",
            ),
            tool_path(
                name = "nm",
                path = "/bin/false",
            ),
            tool_path(
                name = "objdump",
                path = "/bin/false",
            ),
            tool_path(
                name = "strip",
                path = "/bin/false",
            ),
        ]
        return cc_common.create_cc_toolchain_config_info(
            ctx = ctx,
            toolchain_identifier = "local",
            host_system_name = "local",
            target_system_name = "local",
            target_cpu = "k8",
            target_libc = "unknown",
            compiler = "clang",
            abi_version = "unknown",
            abi_libc_version = "unknown",
            tool_paths = tool_paths, # NEW
        )
    

    确保 /usr/bin/clang/usr/bin/ld 是适用于您系统的正确路径。

  8. 再次运行 build。Bazel 会抛出以下错误:

     ..../BUILD:3:1: undeclared inclusion(s) in rule '//main:hello-world':
     this rule is missing dependency declarations for the following files included by 'main/hello-world.cc':
     '/usr/include/c++/9/ctime'
     '/usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/9/bits/c++config.h'
     '/usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/9/bits/os_defines.h'
     ....
    

    Bazel 需要知道在哪里搜索包含的头文件。解决此问题的方法有多种,例如使用 cc_binaryincludes 属性,但在这里,我们将使用 cc_common.create_cc_toolchain_config_infocxx_builtin_include_directories 参数在工具链级别解决此问题。请注意,如果您使用的是其他版本的 clang,包含路径将会有所不同。这些路径也可能会因发行版本而异。

    toolchain/cc_toolchain_config.bzl 中的返回值修改为如下所示:

     return cc_common.create_cc_toolchain_config_info(
          ctx = ctx,
          cxx_builtin_include_directories = [ # NEW
            "/usr/lib/llvm-9/lib/clang/9.0.1/include",
            "/usr/include",
          ],
          toolchain_identifier = "local",
          host_system_name = "local",
          target_system_name = "local",
          target_cpu = "k8",
          target_libc = "unknown",
          compiler = "clang",
          abi_version = "unknown",
          abi_libc_version = "unknown",
          tool_paths = tool_paths,
     )
    
  9. 再次运行 build 命令,您会看到类似以下内容的错误:

    /usr/bin/ld: bazel-out/k8-fastbuild/bin/main/_objs/hello-world/hello-world.o: in function `print_localtime()':
    hello-world.cc:(.text+0x68): undefined reference to `std::cout'
    

    这是因为链接器缺少 C++ 标准库,并且找不到其符号。您可以通过多种方式解决此问题,例如使用 cc_binarylinkopts 属性。此处通过确保使用该工具链的任何目标都无需指定此标志来解决此问题。

    将以下代码复制到 cc_toolchain_config.bzl

      # NEW
      load("@bazel_tools//tools/build_defs/cc:action_names.bzl", "ACTION_NAMES")
      # NEW
      load(
          "@bazel_tools//tools/cpp:cc_toolchain_config_lib.bzl",
          "feature",
          "flag_group",
          "flag_set",
          "tool_path",
      )
    
      all_link_actions = [ # NEW
          ACTION_NAMES.cpp_link_executable,
          ACTION_NAMES.cpp_link_dynamic_library,
          ACTION_NAMES.cpp_link_nodeps_dynamic_library,
      ]
    
      def _impl(ctx):
          tool_paths = [
              tool_path(
                  name = "gcc",
                  path = "/usr/bin/clang",
              ),
              tool_path(
                  name = "ld",
                  path = "/usr/bin/ld",
              ),
              tool_path(
                  name = "ar",
                  path = "/bin/false",
              ),
              tool_path(
                  name = "cpp",
                  path = "/bin/false",
              ),
              tool_path(
                  name = "gcov",
                  path = "/bin/false",
              ),
              tool_path(
                  name = "nm",
                  path = "/bin/false",
              ),
              tool_path(
                  name = "objdump",
                  path = "/bin/false",
              ),
              tool_path(
                  name = "strip",
                  path = "/bin/false",
              ),
          ]
    
          features = [ # NEW
              feature(
                  name = "default_linker_flags",
                  enabled = True,
                  flag_sets = [
                      flag_set(
                          actions = all_link_actions,
                          flag_groups = ([
                              flag_group(
                                  flags = [
                                      "-lstdc++",
                                  ],
                              ),
                          ]),
                      ),
                  ],
              ),
          ]
    
          return cc_common.create_cc_toolchain_config_info(
              ctx = ctx,
              features = features, # NEW
              cxx_builtin_include_directories = [
                  "/usr/lib/llvm-9/lib/clang/9.0.1/include",
                  "/usr/include",
              ],
              toolchain_identifier = "local",
              host_system_name = "local",
              target_system_name = "local",
              target_cpu = "k8",
              target_libc = "unknown",
              compiler = "clang",
              abi_version = "unknown",
              abi_libc_version = "unknown",
              tool_paths = tool_paths,
          )
    
      cc_toolchain_config = rule(
          implementation = _impl,
          attrs = {},
          provides = [CcToolchainConfigInfo],
      )
    
  10. 如果您运行 bazel build --config=clang_config //main:hello-world,它最终应该会构建成功。

查看您的工作

在本教程中,您学习了如何配置基本的 C++ 工具链,但工具链的功能比这个简单示例更强大。

主要要点如下: - 您需要在命令行中指定一个 --crosstool_top 标志,该标志应指向 cc_toolchain_suite - 您可以使用 .bazelrc 文件为特定配置创建快捷方式 - cc_toolchain_suite 可能会为不同的 CPU 和编译器列出 cc_toolchains。您可以使用 --cpu 等命令行标志进行区分。- 您必须让工具链知道工具的位置。本教程中提供了一个简化版,您可以通过该版访问系统中的工具。如果您对更独立的方法感兴趣,可以点击此处了解工作区。您的工具可以来自其他工作区,并且您必须将其文件提供给 cc_toolchain,并在属性(例如 compiler_files)上设置目标依赖项。tool_paths 也需要更改。 - 您可以创建功能来自定义应将哪些标志传递给不同的操作,无论是关联操作还是任何其他类型的操作。

深入阅读

如需了解详情,请参阅 C++ 工具链配置