Preklad programu

Základní pojmy

Protoze predpokládám, ze nekterí ctenári s nástroji pro preklad programu nikdy nepracovali, musíme si vysvetlit pár základních pojmu. Pokud tyto pojmy znáte, muzete je preskocit a pokracovat cástí o pouzití prekladace GCC.

Prekladac, kompilátor, anglicky compiler

je program, který vezme zdrojový text programu a prelozí jej do jazyka stroje, coz jsou obvykle kódy instrukcí pro daný procesor. Výsledkem tohoto prekladu obvykle není spustitelný program, protoze v místech kde se volají podprogramy z jiných modulu a knihoven, nejsou konkrétní adresy techto podprogramu, ale pouze znacky, které se zpracují pozdeji pri linkování. Souborum, které produkuje prekladac se ríká objektové soubory (nemá to nic spolecného s objektove orientovaným programováním). Dulezitou funkcí prekladace je syntaktická kontrola.

Sestavovací program, linker

slouzí k sestavení samostatne prelozených modulu a knihoven do funkcního celku. Linker do kódu doplní konkrétní adresy podprogramu (statický preklad) nebo kód pro jejich zavolání (pri pouzití dynamických knihoven). Pokud vytváríme spustitelný program (u knihoven to je trochu jinak), linker nakonec doplní do programu kód, který se pouzívá pri spustení programu. Tato cást, stejne jako formát pouzitých statických nebo dynamických knihoven se lisí v závislosti na pouzitém operacním systému a hardwarové platforme. Pokud proto chceme vyrobit spustitelný program pro jinou platformu, musíme u jazyku typu C, C++ provést preklad na zvolené platforme znovu.

Debugger

je program pro ladení a hledání chyb v programu. Aby melo ladení s debuggerem smysl, je obvykle nutné ríci prekladaci, aby do výsledného kódu pridal speciální znacky, díky nimz si debugger bude umet spojit konkrétní cást binárního kódu programu s konkrétními rádky zdrojového textu.

Preprocessor

je speciální program pouzívaný v jazycích C a C++ pro zpracovávání maker a symbolických konstant. Tento program v podstate provádí pouze textové náhrady definovaných symbolu v textu a umoznuje podmínený preklad. Príkazy pro preprocessor zacínají vzdy znakem mrízky (#), napríklad #define nebo #ifndef. Príkazy preprocessoru byste, alespon zpocátku, meli pouzívat co nejméne.

Assembler

je program pro preklad jazyka symbolických instrukcí do binárního kódu. Nekdy bývá nesprávne zamenován se samotným jazykem symbolických instrukcí, coz je vemi nízkoúrovnový jazyk, kde zdrojový kód tvorí posloupnost zkratek instrukcí procesoru. Pri velmi speciálních prílezitostech lze jazyk symbolických instrukcí kombinovat s kódem v jazyce C. Velmi speciální situace zahrnují prístup k nejnizsím úrovním hardwaru a brutální optimalizace. Pri bezném programování se s tím nesetkáte (a ani by to vetsinou nebylo prospesné).

Syntaktická chyba

je prohresek proti gramatice programovacího jazyka. Pocítac je matematický stroj a vyzaduje naprosto jednoznacný predpis své cinnosti. Ve zdrojovém kódu nesmí být zádné syntaktické chyby, aby bylo jednoznacné, co má prekladac delat. Prekladac neví, co chcete naprogramovat, proto se nemuze ani pokouset o opravu vasich chyb, to musíte udelat sami. Mezi syntaktické chyby patrí predevsím preklepy, ale muze to být také pouzití nekompatibilních datových typu nebo treba chybné pouzití operátoru (napr. nemuzete zkouset násobit textové retezce).

Sémantická chyba

je chyba v logice vaseho programu. Vás program muze být syntakticky správný, prekladac jej prelozí, linker slinkuje, ale program presto muze fungovat chybne. Za tyto chyby je vzdy zodpovedný programátor a je na nem, aby se jich zbavil. Tyto chyby prekladac ani linker neodhalí. Pokud máte stestí, muze na ne prekladac neprímo upozornit pomocí varovných hlásení pri prekladu.

Chybové hlásení

je zpráva, kterou vám prekladac nebo linker sdelují, proc nelze z vaseho kódu vytvorit spustitelný program. Tato zpráva obvykle obsahuje jméno souboru a císlo rádku, kde se chyba nachází. Pozor! V jazyce C muze nekdy prekladac odhalit chybu na jiném rádku, nez je skutecná prícina. Pokud se vám oznacené císlo rádku nezdá, zkuste hledat chybu i nekolik rádku okolo. Abyste mohli co nejlépe lokalizovat své chyby, piste na kazdý rádek zdrojového textu maximálne jeden príkaz. Usnadníte si tím nejen lokalizaci chyb, ale i ladení. Chybové hlásení obsahuje také vysvetlení, co je podle prekladace spatne.

Varovné hlásení

je upozornení, kterým vám prekladac nebo linker dávají najevo, ze vás program sice mozná jde prelozit, ale ze obsahuje podezrelé konstrukce, které mohou naznacovat závaznejsí problém. Moudrý programátor venuje varovným hlásením prekladace nálezitou pozornost. Vasí ambicí by mel být preklad bez varovných hlásení. Dobré porozumení chybovým hlásením vyzaduje znalost anglictiny a predevsím dobrou znalost fungování pocítace a logiky programovacího jazyka. Pokud zatím tyto znalosti nemáte, nezoufejte. Není tak tezké se to naucit. Cím více budete programovat, tím to pro vás bude snazsí.

Prekladac GCC

GCC znamená GNU Compiler Collection. Jak název napovídá, jde o kolekci programu urcených pro preklad programu napsaných v ruzných jazycích. V soucasné verzi (3.4) je podporováno nekolik programovacích jazyku (C, C++, Objective C, assembler, Ada, Java, Fortran77). Primárne je vsak tento prekladac urcen pro preklad jazyku C, C++ a Assembleru. Tento prekladac funguje v soucasné dobe na vetsine hlavních platforem (Unix, Windows, MacOS; Intel, PPC, Sparc, ruzné jednocipy, a jiné).

Nejdulezitejsími programy jsou prekladac, preprocesor, assembler a sestavovací program (linker). Clovek vsak nastestí nemusí znát konkrétní jména techto programu. Stací volat pouze prekladac (gcc pro jazyk C, g++ pro jazyk C++) a ten potom podle pouzitých parametru zavolá ty správné programy ve správném poradí.

Preklad programu

Predpokládejme, ze jste napsali klasický program Hello world a ulozili jej do souboru helloworld.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  printf("Te péro sombréro!\n");
  return 0;
}

Z príkazové rádky tento soubor prelozíme následujícím príkazem:

$ gcc helloworld.c

Prekladac vytvorí spustitelný soubor a.out, který po spustení vypíse text:

$ ./a.out
Te péro sombréro!
$

Pri tomto zpusobu prekladu jsme ponechali implicitní nastavení prekladace. Není ovsem dobré spoléhat na standardní nastavení. Prekladac v tomto stavu nehlídá vsechny chyby, které by se v programu mohly vyskytnout. Zvláste zacátecníci by meli prekládat programy s ponekud prísnejsím nastavením. Prekladac potom bude vypisovat více varovných zpráv. Muze se to sice zdát otravné, ale uvazte, ze cím více chyb odhalí prekladac uz pri prekladu, tím více práce to usetrí pri ladení.

$ gcc -std=c99 -Wall -pedantic -g helloworld.c -o hello

S tímto nastavením se budou prekládat vsechny projekty predmetu IZP. Pokud chcete prekládat s jeste prísnejsím nastavením, zkuste toto:

$ gcc -std=c99 -Wall -Werror -pedantic-errors -g helloworld.c -o hello

V prostredí Windows se prekladac pouzívá stejným zpusobem. Rozdíl je v tom, ze prostredí Windows není case-sensitive, takze je jedno, jestli soubory pojmenováváme velkými nebo malými písmeny. Aby byly programy prenositelné, je dobré si zvyknout pojmenovávat je výhradne malými písmeny. Vyhnete se tím prípadným problémum pri prenosu programu do prostredí Linuxu.

Preklad s knihovnou <math.h>

Pri prekladu programu, který pouzívá matematické funkce z math.h je nutné pri prekladu pridat prepínac -lm, který zajistí prilinkování matematické knihovny. Bez této knihovny sice pujde program prelozit, ale nepujde jej slinkovat.

$ gcc -std=c99 -Wall -pedantic -g -lm matematika.c -o matematika

Pouzívání knihoven je podrobneji probíráno v kapitole Moduly a knihovny.

$ gcc -std=c99 -Wall -pedantic -g -lm matematika.c -o matematika

Prepínace kontrolující výstup

Volba dialektu jazyka C/C++

Informace pro debugger, optimalizace

Varování, chyby

Autor: David Martinek. Poslední modifikace: 9. October 2011. Pokud v tomto dokumentu narazíte na chybu, dejte mi prosím vedet.