Xmake v2.7.3 发布,包组件和 C++ 模块增量构建支持


Xmake 是一个基于 Lua 的轻量级跨平台构建工具。

它非常的轻量,没有任何依赖,因为它内置了 Lua 运行时。

它使用 xmake.lua 维护项目构建,相比 makefile/CMakeLists.txt,配置语法更加简洁直观,对新手非常友好,短时间内就能快速入门,能够让用户把更多的精力集中在实际的项目开发上。

我们能够使用它像 Make/Ninja 那样可以直接编译项目,也可以像 CMake/Meson 那样生成工程文件,另外它还有内置的包管理系统来帮助用户解决 C/C++ 依赖库的集成使用问题。

目前,Xmake 主要用于 C/C++ 项目的构建,但是同时也支持其他 native 语言的构建,可以实现跟 C/C++ 进行混合编译,同时编译速度也是非常的快,可以跟 Ninja 持平。

Xmake = Build backend + Project Generator + Package Manager + [Remote|Distributed] Build + Cache

尽管不是很准确,但我们还是可以把 Xmake 按下面的方式来理解:

Xmake ~= Make/Ninja + CMake/Meson + Vcpkg/Conan + distcc + ccache/sccache
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新特性介绍

包组件支持

背景简介

这个新特性主要用于实现从一个 C/C++ 包中集成特定的子库,一般用于一些比较大的包中的库组件集成。

因为这种包里面提供了很多的子库,但不是每个子库用户都需要,全部链接反而有可能会出问题。

尽管,之前的版本也能够支持子库选择的特性,例如:

add_requires("sfml~foo", {configs = {graphics = true, window = true}})
add_requires("sfml~bar", {configs = {network = true}})

target("foo")
set_kind("binary")
add_packages("sfml~foo")

target("bar")
set_kind("binary")
add_packages("sfml~bar")

这是通过每个包的自定义配置来实现的,但这种方式会存在一些问题:

  1. sfml~foo  sfml~bar 会作为两个独立的包,重复安装,占用双倍的磁盘空间
  2. 也会重复编译一些共用代码,影响安装效率
  3. 如果一个目标同时依赖了 sfml~foo  sfml~bar,会存在链接冲突

如果是对于 boost 这种超大包的集成,重复编译和磁盘占用的影响会非常大,如果在子库组合非常多的情况下,甚至会导致超过 N 倍的磁盘占用。

为了解决这个问题,Xmake 新增了包组件模式,它提供了以下一些好处:

  1. 仅仅一次编译安装,任意多个组件快速集成,极大提升安装效率,减少磁盘占用
  2. 组件抽象化,跨编译器和平台,用户不需要关心如何配置每个子库之间链接顺序依赖
  3. 使用更加方便

更多背景详情见:#2636

使用包组件

对于用户,使用包组件是非常方便的,因为用户是不需要维护包的,只要使用的包,它配置了相关的组件集,我们就可以快速集成和使用它,例如:

add_requires("sfml")

target("foo")
set_kind("binary")
add_packages("sfml", {components = "graphics"})

target("bar")
set_kind("binary")
add_packages("sfml", {components = "network"})

查看包组件

那么,如何知道指定的包提供了哪些组件呢?我们可以通过执行下面的命令查看:

$ xrepo info sfml
The package info of project:
require(sfml):
-> description: Simple and Fast Multimedia Library
-> version: 2.5.1
...
-> components:
 -> system:
 -> graphics: system, window
 -> window: system
 -> audio: system
 -> network: system

包组件配置

如果你是包的维护者,想要将一个包增加组件支持,那么需要通过下面两个接口来完成包组件的配置:

  • add_components: 添加包组件列表
  • on_component: 配置每个包组件

包组件的链接配置

大多数情况下,包组件只需要配置它自己的一些子链接信息,例如:

package("sfml")
add_components("graphics")
add_components("audio", "network", "window")
add_components("system")

on_component("graphics", function (package, component)
local e = package:config("shared") and "" or "-s"
component:add("links", "sfml-graphics" .. e)
if package:is_plat("windows", "mingw") and not package:config("shared") then
component:add("links", "freetype")
component:add("syslinks", "opengl32", "gdi32", "user32", "advapi32")
end
end)

on_component("window", function (package, component)
local e = package:config("shared") and "" or "-s"
component:add("links", "sfml-window" .. e)
if package:is_plat("windows", "mingw") and not package:config("shared") then
component:add("syslinks", "opengl32", "gdi32", "user32", "advapi32")
end
end)

...

上面是一个不完整的包配置,我仅仅摘取一部分跟包组件相关的配置。

一个关于包组件的配置和使用的完整例子见:components example

配置组件的编译信息

我们不仅可以配置每个组件的链接信息,还有 includedirs, defines 等等编译信息,我们也可以对每个组件单独配置。

package("sfml")
on_component("graphics", function (package, component)
package:add("defines", "TEST")
end)

配置组件依赖

package("sfml")
add_components("graphics")
add_components("audio", "network", "window")
add_components("system")

on_component("graphics", function (package, component)
component:add("deps", "window", "system")
end)

上面的配置,告诉包,我们的 graphics 组件还会额外依赖 window  system 两个组件。

因此,在用户端,我们对 graphics 的组件使用,可以从

add_packages("sfml", {components = {"graphics", "window", "system"})

简化为:

add_packages("sfml", {components = "graphics")

因为,只要我们开启了 graphics 组件,它也会自动启用依赖的 window 和 system 组件,并且自动保证链接顺序正确。

另外,我们也可以通过 add_components("graphics", {deps = {"window", "system"}}) 来配置组件依赖关系。

从系统库中查找组件

我们知道,在包配置中,配置 add_extsources 可以改进包在系统中的查找,比如从 apt/pacman 等系统包管理器中找库。

当然,我们也可以让每个组件也能通过 extsources 配置,去优先从系统库中找到它们。

例如,sfml 包,它在 homebrew 中其实也是组件化的,我们完全可以让包从系统库中,找到对应的每个组件,而不需要每次源码安装它们。

$ ls -l /usr/local/opt/sfml/lib/pkgconfig
-r--r--r--1 rukiadmin317 10 19 17:52 sfml-all.pc
-r--r--r--1 rukiadmin534 10 19 17:52 sfml-audio.pc
-r--r--r--1 rukiadmin609 10 19 17:52 sfml-graphics.pc
-r--r--r--1 rukiadmin327 10 19 17:52 sfml-network.pc
-r--r--r--1 rukiadmin302 10 19 17:52 sfml-system.pc
-r--r--r--1 rukiadmin562 10 19 17:52 sfml-window.pc

我们只需要,对每个组件配置它的 extsources:

if is_plat("macosx") then
add_extsources("brew::sfml/sfml-all")
end

on_component("graphics", function (package, component)
-- ...
component:add("extsources", "brew::sfml/sfml-graphics")
end)

默认的全局组件配置

除了通过指定组件名的方式,配置特定组件,如果我们没有指定组件名,默认就是全局配置所有组件。

package("sfml")
on_component(function (package, component)
-- configure all components
end)

当然,我们也可以通过下面的方式,指定配置 graphics 组件,剩下的组件通过默认的全局配置接口进行配置:

package("sfml")
add_components("graphics")
add_components("audio", "network", "window")
add_components("system")

on_component("graphics", function (package, component)
-- configure graphics
end)

on_component(function (package, component)
-- component audio, network, window, system
end)

C++ 模块构建改进

增量构建支持

原本以为 Xmake 对 C++ 模块已经支持的比较完善了,后来才发现,它的增量编译还无法正常工作。

因此,这个版本 Xmake 对 C++ 模块的增量编译也做了很好的支持,尽管支持过程还是花了很多精力的。

我分析了下,各家的编译器对生成带模块的 include 依赖信息格式(*.d),差异还是非常大的。

gcc 的格式最复杂,不过我还是将它支持上了。

build/.objs/dependence/linux/x86_64/release/src/foo.mpp.o: src/foo.mpp\
build/.objs/dependence/linux/x86_64/release/src/foo.mpp.ogcm.cache/foo.gcm: bar.c++m cat.c++m\
foo.c++m: gcm.cache/foo.gcm\
.PHONY: foo.c++m\
gcm.cache/foo.gcm:|build/.objs/dependence/linux/x86_64/release/src/foo.mpp.o\
CXX_IMPORTS += bar.c++m cat.c++m\

clang 的格式兼容性最好,没有做任何特殊改动就支持了。

build//hello.pcm: /usr/lib/llvm-15/lib/clang/15.0.2/include/module.modulemap src/hello.mpp\

msvc 的格式扩展性比较好,解析和支持起来比较方便:

{
"Version": "1.2",
"Data": {
"Source": "c:\users\ruki\desktop\user_headerunit\src\main.cpp",
"ProvidedModule": "",
"Includes": [],
"ImportedModules": [
{
"Name": "hello",
"BMI": "c:\users\ruki\desktop\user_headerunit\src\hello.ifc"
}
],
"ImportedHeaderUnits": [
{
"Header": "c:\users\ruki\desktop\user_headerunit\src\header.hpp",
"BMI": "c:\users\ruki\desktop\user_headerunit\src\header.hpp.ifc"
}
]
}
}

循环依赖检测支持

由于模块之间是存在依赖关系的,因此如果有几个模块之间存在循环依赖引用,那么是无法编译通过的。

但是之前的版本中,Xmake 无法检测到这种情况,遇到循环依赖,编译就会卡死,没有任何提示信息,这对用户非常不友好。

而新版本中,我们对这种情况做了改进,增加了模块的循环依赖检测,编译时候会出现以下错误提示,方便用户定位问题:

$ xmake
[0%]: generating.cxx.module.deps Foo.mpp
[0%]: generating.cxx.module.deps Foo2.mpp
[0%]: generating.cxx.module.deps Foo3.mpp
[0%]: generating.cxx.module.deps main.cpp
error: circular modules dependency(Foo2, Foo, Foo3, Foo2) detected!
-> module(Foo2) in Foo2.mpp
-> module(Foo) in Foo.mpp
-> module(Foo3) in Foo3.mpp
-> module(Foo2) in Foo2.mpp

更加 LSP 友好的语法格式

我们默认约定的域配置语法,尽管非常简洁,但是对自动格式化缩进和 IDE 不是很友好,如果你格式化配置,缩进就完全错位了。

target("foo")
set_kind("binary")
add_files("src/*.cpp")

另外,如果两个 target 之间配置了一些全局的配置,那么它不能自动结束当前 target 作用域,用户需要显式调用 target_end()

target("foo")
set_kind("binary")
add_files("src/*.cpp")
target_end()

add_defines("ROOT")

target("bar")
set_kind("binary")
add_files("src/*.cpp")

虽然,上面我们提到,可以使用 do end 模式来解决自动缩进问题,但是需要 target_end() 的问题还是存在。

target("foo") do
set_kind("binary")
add_files("src/*.cpp")
end
target_end()

add_defines("ROOT")

target("bar") do
set_kind("binary")
add_files("src/*.cpp")
end

因此,在新版本中,我们提供了一种更好的可选域配置语法,来解决自动缩进,target 域隔离问题,例如:

target("foo", function ()
set_kind("binary")
add_files("src/*.cpp")
end)

add_defines("ROOT")

target("bar", function ()
set_kind("binary")
add_files("src/*.cpp")
end)

foo 和 bar 两个域是完全隔离的,我们即使在它们中间配置其他设置,也不会影响它们,另外,它还对 LSP 非常友好,即使一键格式化,也不会导致缩进混乱。

注:这仅仅只是一只可选的扩展语法,现有的配置语法还是完全支持的,用户可以根据自己的需求喜好,来选择合适的配置语法。

为特定编译器添加 flags

使用 add_cflags, add_cxxflags 等接口配置的值,通常都是跟编译器相关的,尽管 Xmake 也提供了自动检测和映射机制, 即使设置了当前编译器不支持的 flags,Xmake 也能够自动忽略它,但是还是会有警告提示。

新版本中,我们改进了所有 flags 添加接口,可以仅仅对特定编译器指定 flags,来避免额外的警告,例如:

add_cxxflags("clang::-stdlib=libc++")
add_cxxflags("gcc::-stdlib=libc++")

或者:

add_cxxflags("-stdlib=libc++", {tools = "clang"})
add_cxxflags("-stdlib=libc++", {tools = "gcc"})

注:不仅仅是编译flags,对 add_ldflags 等链接 flags,也是同样生效的。

renderdoc 调试器支持

感谢 @SirLynix 贡献了这个很棒的特性,它可以让 Xmake 直接加载 renderdoc 去调试一些图形渲染程序。

使用非常简单,我们先确保安装了 renderdoc,然后配置调试器为 renderdoc,加载调试运行:

$ xmake f --debugger=renderdoc
$ xmake run -d

具体使用效果如下:

新增 C++ 异常接口配置

Xmake 新增了一个 set_exceptions 抽象化配置接口,我们可以通过这个配置,配置启用和禁用 C++/Objc 的异常。

通常,如果我们通过 add_cxxflags 接口去配置它们,需要根据不同的平台,编译器分别处理它们,非常繁琐。

例如:

on_config(function (target)
if (target:has_tool("cxx", "cl")) then
target:add("cxflags", "/EHsc", {force = true})
target:add("defines", "_HAS_EXCEPTIONS=1", {force = true})
elseif(target:has_tool("cxx", "clang") or target:has_tool("cxx", "clang-cl")) then
target:add("cxflags", "-fexceptions", {force = true})
target:add("cxflags", "-fcxx-exceptions", {force = true})
end
end)

而通过这个接口,我们就可以抽象化成编译器无关的方式去配置它们。

开启 C++ 异常:

set_exceptions("cxx")

禁用 C++ 异常:

set_exceptions("no-cxx")

我们也可以同时配置开启 objc 异常。

set_exceptions("cxx", "objc")

或者禁用它们。

set_exceptions("no-cxx", "no-objc")

Xmake 会在内部自动根据不同的编译器,去适配对应的 flags。

支持 ispc 编译规则

Xmake 新增了 ipsc 编译器内置规则支持,非常感谢 @star-hengxing 的贡献,具体使用方式如下:

target("test")
set_kind("binary")
add_rules("utils.ispc", {header_extension = "_ispc.h"})
set_values("ispc.flags", "--target=host")
add_files("src/*.ispc")
add_files("src/*.cpp")

支持 msvc 的 armasm 编译器

之前的版本,Xmake 增加了 Windows ARM 的初步支持,但是对 asm 编译还没有很好的支持,因此这个版本,我们继续完善 Windows ARM 的支持。

对 msvc 的 armasm.exe  armasm64.exe 都支持上了。

另外,我们也改进了包对 Windows ARM 平台的交叉编译支持。

新增 gnu-rm 构建规则

Xmake 也新增了一个使用 gnu-rm 工具链去构建嵌入式项目的规则和例子工程,非常感谢 @JacobPeng 的贡献。

add_rules("mode.debug", "mode.release")

add_requires("gnu-rm")
set_toolchains("@gnu-rm")
set_plat("cross")
set_arch("armv7")

target("foo")
add_rules("gnu-rm.static")
add_files("src/foo/*.c")

target("hello")
add_deps("foo")
add_rules("gnu-rm.binary")
add_files("src/*.c", "src/*.S")
add_files("src/*.ld")
add_includedirs("src/lib/cmsis")

完整工程见:Embed GNU-RM Example

新增 OpenBSD 系统支持

之前的版本,Xmake 仅仅支持 FreeBSD 系统,而 OpenBSD 跟 FreeBSD 还是有不少差异的,导致 Xmake 无法在它上面正常编译安装。

而新版本已经完全支持在 OpenBSD 上运行 Xmake 了。

更新内容

新特性

  • 一种新的可选域配置语法,对 LSP 友好,并且支持域隔离。
  • #2944: 为嵌入式工程添加 gnu-rm.binary  gnu-rm.static 规则和测试工程
  • #2636: 支持包组件
  • 支持 msvc 的 armasm/armasm64
  • #3023: 改进 xmake run -d,添加 renderdoc 调试器支持
  • #3022: 为特定编译器添加 flags
  • #3025: 新增 C++ 异常接口配置
  • #3017: 支持 ispc 编译器规则

改进

  • #2925: 改进 doxygen 插件
  • #2948: 支持 OpenBSD
  • 添加 xmake g --insecure-ssl=y 配置选项去禁用 ssl 证书检测
  • #2971: 使 vs/vsxmake 工程生成的结果每次保持一致
  • #3000: 改进 C++ 模块构建支持,实现增量编译支持
  • #3016: 改进 clang/msvc 去更好地支持 std 模块

Bugs 修复

  • #2949: 修复 vs 分组
  • #2952: 修复 armlink 处理长命令失败问题
  • #2954: 修复 c++ module partitions 路径无效问题
  • #3033: 探测循环模块依赖

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