Jak na plugin CDT - C/C++ Development Tool pro Eclipse

pod Linuxem a Windows XP

Zpracoval: Vašek Mikolášek, 20.3.2005
Vedoucí projektu, korektury, závěrečná revize: Pavel Herout
Korektury, kontrola věcné správnosti, kontrola verzí: Marek Horák

• Eclipse 3.0.2
• CDT Tooling source 2.1.0
• CDT Tools 2.1.0
• MinGW 3.1.0-1
• MinSYS 1.0.10

Eclipse je platforma určená k vývoji jakýchkoliv integrovaných vývojových prostředí (IDE). Projekt eclipse.org zahrnuje všechny firmy, výrobce a teamy spolupracující na vývoji tohoto prostředí. Mezi nejvýznamější či nejznámější patří například IBM či Borland. Přestože u základů stály zejména firmy známé z komerční sféry IT průmyslu, stal se Eclipse open source projektem, který má bohatou historii a zdá se, že i slibnou budoucnost. Například firma IBM vytvořila úspěšný produkt Web Sphere Studio, který je postaven právě na platformě Eclipse.

S Eclipse se nejspíše setkáte v podobě tzv. SDK, tedy Software Development Kitu, což je balíček složený ze tří základních kamenů: Eclipse Platform, JDT - Java Development Kit a PDE - Plugin Development Kit (každý z nich samostaný a samostatně stáhnutelný). Eclipse SDK je zdarma a můžete si jej stáhnout ze stránek konsorcia eclipse.org. Balík SDK je rozšířitelný díky možnosti přiinstalovat různé moduly, chcete-li pluginy, a tak můžete pod jedním prostředím programovat v Javě, v C nebo C++ či třeba modelovat v UML. Záleží pro který rozšiřující modul se rozhodnete. V tomto článku se zaměřím na plugin CDT - C/C++ Development Tool, poskytující vývojové prostředí pro jazyk C a C++.

• Úvod
• I. Část - Instalace CDT
  • 1.1 Zprovoznění CDT pod Linuxem
  • 1.2 Zprovoznění CDT pod Windows XP
    • 1.2.1 Instalace MinGW
• II. Část - První projekt
  • 2.1 Nový projekt
  • 2.2 Vytváření zdrojových souborů
  • 2.3 Sestavení programu (building)
  • 2.4 Spuštění programu
  • 2.5 Debugging
    • 2.5.1 Spuštění debuggeru
    • 2.5.2 Prostředí
    • 2.5.3 Doporučený postup při ladění

C/C++ Development Tool (CDT) projekt se snaží poskytnout plnohodnotný a funkčně úplný C a C++ IDE pro Eclipse. Současná verze CDT nabízí tyto prostředky (opsané ze stránek projektu):

• C/C++ Editor (základní funkčnost, zvýrazňování syntaxe, doplňování kódu)
• C/C++ Debugger (API & Default implementation, používá GDB)
• C/C++ Launcher (APIs & Default implementation, spouští externí aplikaci)
• Parser
• Vyhledávač textu
• Kontextová nápověda
• Makefile generator

V první části bude popsána instalace CDT pod Linuxem a Windows XP. Ve druhé pak na malém příkladu uvidíte to nejpodstatnější, co uplatníte při návrhu aplikace pomocí CDT. Cílem článku není podat podrobný návod užití CDT, ale spíše pomoci čtenáři zorientovat se v novém prostředí. Pokud čtenář nenajde odpověď na své otázky a problémy zde, má možnost podívat se na FAQ k pluginu CDT, nebo přímo na stránky projektu, kde má velkou šanci doklikat se pomoci.

Hned na začátku jedna trochu nepříjemná zpráva. Debugging s CDT 2.1 pod Eclipse 3.1 nefunguje. V nadcházející verzi CDT 2.1.1 bude tento bug opraven. Zatím však, chcete-li využívat CDT plně, včetně debuggeru, je nutné mít verzi Eclipse 3.0.x.

Eclipse využívá Java VM, proto jsou pluginy pro Eclipse plně přenositelné. Nicméně určité pluginy, což je i případ CDT, či JDT (Java Development Tool) a jiných, předpokládají, že na svém počítači již máte nainstalovány nástroje pro překlad, sestavení, spouštění apod. S tím mohou být jisté komplikace, proto bude v první části článku popsáno zprovoznění CDT v závislosti na systému. Až bude vše připraveno a nainstalováno, už by se neměly objevit žádné podstatné rozdíly plynoucí z odlišnosti systémů.

První krok - instalace pluginu do Eclipse je však stejný na jakémkoliv systému. Uživatel má v zásadě dvě možnosti:

V dalším textu budeme používat znak '~' jako zástupce pro adresu, kam jsme nainstalovali Eclipse. Ve Windows to bude nejspíše C:\Program Files\Eclipse, v Linuxu zpravidla /usr/share/eclipse. A pro oddělení adresářů se podržíme Unixové konvence a budeme používat '/'.

1. Stáhnout si plugin jako jeden soubor a rozbalit jej do adresáře ~/plugins
2. V menu Eclipse Help->Sotware Updates->Find and Install vybrat volbu Search for new features to install. Na další obrazovce pak klikněte na tlačítko New Remote Site a v následující výzvě zadejte jako URL:
   http://update.eclipse.org/tools/cdt/releases/new
   a jako jméno CDT. Po stlačení OK vyberte požadovanou verzi pluginu a pokračujte tlačítkem Next. V dalším okně zvolte druh balíčku (vyberte jak Tool, tak i Tooling SDK a ujistěte se, že jsou oba stejné verze). Dále se řiďte pokyny na obrazovce. Na závěr Eclipse restartujte.

CDT potřebuje zejména nějaké "windowsovské" ekvivalenty nástrojů jako GNU Binutils, GNU GCC a GNU make. Pokud je máte k dispozici stačí jen Eclipse (konkrétně CDT plugin) nakonfigurovat tak, aby je používal. (Používáte-li Visual Studio, kde jsou podobné programy k dispozici, lze využít i je. Zde najdete návod)

My budeme dále uvažovat, že nástroje pro překlad jazyka C dosud nemáte nainstalovány, a popíšeme si instalaci "free" nástrojů MinGW a MinSYS. Tyto programy vám poskytnou nástroje pro práci s jazykem C a navíc i základní příkazy známé z Linuxu (rm, ls,...), které je možné spouštět přímo z příkazové řádky Windows.

1.2.1 Instalace MinGW a MinSYS
Doporučený postup je nejprve nainstalovat MinGW, protože MinSYS se při své "postinstalalci" dotazuje, zda máte MinGW nainstalováno.

MinGW

1. Stáhněte si MinGW. Z těch mnoha voleb, které na této stránce uvidíte, se zdá být nejjednodušší, zcela postačující a funkční instalace "všechno v jednom", která má prozaický název MinGW a najdeme ji v tabulce File List pod částí Current. Jde o soubor MinGW-<cislo verze>.exe.

2. Nainstalujte MinGW do libovolného adresáře (V našem případě to bude C:\install\MinGW\). Řiďte se pokyny průvodce instalací.

   Poznámka:
   Může se stát, že se při instalaci MinGW nenainstaluje gdb. (Nevíme proč, ale při pokusných instalacích se v jednom případě tento problém objevil.)
   Pak stačí ze stránek projektu MinGW stáhnout samostatný balíček pro gdb ze stejné stránky jako MinGW se jménem gdb-cislo_verze.exe.
   Po instalaci (zeptá se na cestu, kde je nainstalován MinGW) už v Eclipse by mělo vše fungovat jak má včetně debuggingu.

3. Do systémové proměnné Path přidejte cestu C:\install\MinGW\bin. Postup:
   Krok 1. V ovládacích panelech zvolte Systém a záložku Upřesnit a pokračujte tlačítkem Proměnné prostředí.
   Krok 2 Vyberte systémovou proměnnou Path a zvolte Upravit.
               Pozor! Cestu je potřeba nastavit v systémové proměnné, nikoliv v uživatelské.
   Krok 3 Na konec řetězce z Path přidejte středník a cestu k adresáři C:\install\MinGW\bin a potvrďte.

MinSYS

1. Stáhněte si MinSYS. Instalace má název MSYS. Najdete ji v tabulce File List pod částí Current. Jde o soubor MSYS-<cislo verze>.exe.

2. Nainstalujte MinSYS do libovolného adresáře (V našem případě to bude C:\install\MinSYS\). Řiďte se pokyny průvodce instalací.

3. Máte-li zájem využívat MinSYS i jinak, než přes Eclipse (například simulované prostředí Linuxu), doporučujeme projít také postinstalací (spustí se po dokončení hlavní instalace sama), kde je třeba zadat adresu, kam jste nainstalovali MinGW.

4. Stejně jako v příapdě MinGW, je třeba přidat cestu C:\install\MinGW\bin do systémové proměnné Path.

	copy mingw32-make.exe make.exe

Poznámka: Pozor! Pokud vytvoříte make.exe ještě před instalací MinSYS, tak on vám jej při instalaci zase přejmenuje na mingw32-make.exe.

V tuto chvíli byste měli mít všechny potřebné programy nainstalovány a dostupné přímo z příkazové řádky. Zkuste do konzole napsat příkaz make a například ještě ls a pokud vám systém ani v jednom případě nehlásí, že uvedený soubor či program nemohl nalézt, máte vyhráno.

Poznámka: MinGW se ukázalo jako lepší volba než Cygwin, protože programy přeložené pomocí MinGW lze ve Windows rovnou spouštět, narozdíl od Cygwinu, kde je nutné spouštět programy pod jeho prostředím (v Cygwinu je sice možnost použít při překladu přepínač --mno-cygwin, ale to pro začátečníky není příliš elegantní řešení).

Celý postup, od vytvoření projektu, přes překlad až po spuštění, si ukážeme na jednoduchém programu typu Hello World. O debuggingu se dozvíte na konci této kapitoly.

2.1 Nový projekt

V okně za dalším tlačítkem Next lze určit reference projektu a nějaké další parametry. Protože prvni_c je náš první céčkový projekt, je seznam potenciálních referencí prázdný.

Dokončete zakládání nového projektu tlačítkem Finish. Eclipse se vás pravděpodobně v tuto chvíli zeptá, zda se chcete přepnout do perspektivy (výběr okének a způsob jejich rozmístění po pracovní ploše) určené pro plugin CDT. Můžete zaškrtnout volbu Remeber my decision a Eclipse se vás již dál ptát nebude a spustí pokaždé perspektivu podle toho, zda jste dialog potvrdili nebo zamítli. Podle uvážení tuto nabídku potvrďte.

2.2 Vytváření zdrojových souborů

Klikněte pravým tlačítkem myši na menu File hlavní lišty a sjeďte až na File->New->Source File.

V následujím okně zadáte jméno souboru. Pozor! je třeba zadat celý název včetně přípony. Tzn. že chceme-li přidat nový céčkový soubor prvni, musíme napsat do formuláře prvni.c.

Obdobně přidáváme do projektu též hlavičkové soubory, které budeme vytvářet, jen volba bude File->New->Header File.

V tuto chvíli máme již v projektu nový prázdný zdrojový soubor a můžeme se směle pustit do programování. Pro účely návodu si v našem případě vystačíme pouze s vypsáním několika řádek na standardní výstup. Celý program vypadá takto:

	#include <stdio.h>
	#include <stdlib.h>
		
	int globalni_promenna = 0;
		
	int main(int argc, char *argv[]) 
	{
	  int i = 0;
	  if (argc > 1) {
	    globalni_promenna = atoi(argv[1]);
	  }
	  else {
	    printf("Zadej pocet opakovani: ");
	    scanf("%d", &globalni_promenna);
	  }
	  for (i = 1; i <= globalni_promenna; i++) {
	    printf("\n%d.\tPozdrav z Eclipse.", i);
	  }
	} 

Kdykoliv uložíte soubor se zdrojovým kódem, bude program automaticky přeložen a sestaven (defaultně voláním příkazu make -k all).
Pokud se vám tento automatický překlad nelíbí, může te jej zakázat odškrtnutím Project->Build Automatically a sestavovat program explicitně volbou Project->Build Project. V tomto případě je ovšem nutné, abyste se nejdříve "překlikli" do okna Navigation či C/C++ Projects a zvolili konkrétní projekt, pak je teprve možné překlad provést.

Jak vypadá pracovní plocha při překladu našeho malého programu si můžete prohlédnout zde. Všimněte si varování, které nám CDT IDE na příslušné řádce vyznačí jako malý vykřičník na liště při levé straně editoru. Varování bere CDT z výstupu překladače gcc.
Opravíme-li chybu, kterou jsme udělali, když jsme funkci s neprázdným (int) návratovým typem ukončili bez navrácení nějaké hodnoty, projde náš příklad již bez varování. V tuto chvíli nám do projektu přibyl adresář Debug a v něm spustitelný soubor prvni_c.exe.

Přes menu Project->Properties a následně C/C++ Build, lze nastavit prakticky vše, co se týká sestavení programu a jeho překladu. Hned ze začátku je dobré si uvědomit, že volbou Debug / Release určujeme dvě různá nastavení. Typ Debug má při překladu nastaven samozřejmě překlad s debuggovacími informacemi a např. co největší počet varovných hlášení.
Oproti tomu Release má typicky zapnuty optimalizace apod. Je tedy dobré, dát si pozor na to, který způsob vlastně zrovna nastavujeme. Zároveň, podle toho kterou z těchto možností v tomto okně potvrdíte (tlačítko Apply ), takovou při překladu CDT použije. Ponechme Debug.

Jako malý příklad možností Managed Make Projektu uveďme způsob zapnutí přepínačů -pedantic a -ansi (přepínač -Wall je již defaultně nastaven):
Opět v menu C/C++ Build zvolíme záložku Tool Settings a v GCC C Compiler větev Warnings. V pravé části okna máme nabídku s možnými přepínači, zaškrtněme volbu Pedantic. Ve větvi Misellaneous obdobně zvolíme Support ANSI programs. Na konzoli se můžete přesvědčit, že vaše volby nezůstaly bez odezvy.

Stejným způsobem lze měnit mnohá další nastavení a pokud by snad některá nebyla k dispozici, je zde vždy možnost dopsat je ručně. Na tomto místě si můžeme povšimnout, že překlad programu z Managed Make Projektu je vázán na překladač GCC.

Poznámka: Defaultní příkaz make -k all pro překlad a sestavení, lze změnit v záložce Build Settings

2.4 Spuštění programu

Máme-li již takový soubor (a my bychom ho v tuto chvíli již mít měli), můžeme jej volbou Run->Run... přidat do příslušného seznamu (C/C++) spustitelných souborů.

• 1. Vyberte seznam C/C++ Local Application.
• 2. Klikněte na tlačítko New
• 3. Zadejte jmeno projektu.
• 4. Vyberte tlačítkem Browse spustitelný soubor. (V našem případě Debug/prvni_c.exe).
  Důležítá poznámka: CDT má občas špatně přednastavený Binary Parser a při volbě spustitelného souboru píše, že tento soubor spustitelný není (Selection must be a binary file). Vhodný Binary Parser nastavíte v menu Project->Properties->C/C++ Build->Binary Parser (v různých verzích CDT bývá bohužel na různých místech). V systému Windows nastavte PE Windows Parser a v Linuxu potom Elf Parser.

Zde si povšimněme, že v okně pod volbou Run->Run... máme také možnost nastavit různé parametry spouštění. Pro nás jsou nejzajímavější parametry (argumenty) příkazové řádky, které nalezneme pod záložkou Arguments. Spustíte-li následně náš program s touto volbou, proběhne podle očekávání bez žádosti o zadání počtu opakování.

2.5 Debugging

2.5.1 Spuštění debuggeru

Začneme volbou Run->Debug... a v nám již známém okně vybereme svou aplikaci a záložku Debugger. Zde zvolte požadovaný typ debuggeru, proveďte tlačítkem Apply a spusťte ladění (Debug).
Poznámka: Typ debuggeru se může lišit podle operačního systému a používaných nástrojů. V Linuxu je jasná volba GDB Debugger a pod Windows s nainstalovaným nástrojem MinGW (viz instalace) to bude opět GDB Debugger. (Pro nástroj Cygwin by to byla volba Cygwin GDB Debugger.)

2.5.2 Prostředí

Poznámka: Další malá odlišnost mezi prostředím v Linuxu a Windows XP spočívá v tom, že pod Windows se pro váš program otevře nové okno s příkazovou řádkou. V Linuxu oproti tomu se vstup a výstup odehrává přímo v prostředí Eclipse v okně Console. Viz níže.

• Okno s kódem vašeho programu. Bez tohoto okna by bylo ladění více než obtížné. CDT zvýrazňuje řádku, na které se laděný program právě nachází. V tomto okně je možné "za běhu" vkládat breakpointy (viz níže) a také přímo editovat zdrojový kód. Na běh programu, který je již přeložen, to ovšem žádný vliv mít nebude a pozor na to, že když během editace odřádkujtete, potom indikátor pozice programu nebude ukazovat na správné místo. Pozice ve zdrojovém kódu se bere z výstupu gdb, který pracuje s binárním (přeloženým .exe) souborem.
• Konzole. Zde se objevují zejména výpisy programu gdb a případně další informace. Pod Linuxem slouží toto okno také jako standardní vstup a výstup programu.
• Okno s proměnnými. V tomto okně vidíte dostupné proměnné programu (v našem případě například proměnná i). Můžete kontrolovat jejich hodnoty a strukturované proměnné se vám zobrazí jako strom. Bohužel naše globalni_promenna zobrazená není a to ani tehdy, když zvolíte Add Global Variables. Protože pod touto volbou se nám nabízí okno s možností výběru těch globálních proměnných, které chceme zobrazit a které je v našem případě prázdné, je možné, že toto bude fungovat jen pro proměnné deklarované pomocí extern.

CDT Debuugging nabízí mnohá další okna, ať už ta, která se vám otevřou rovnou při spuštění debuggeru či ta, která si sami navolíte. V tomto tutoriálu je už blíže popisovat nebudeme, protože nejlépe se jejich funkce zjistí a ověří prakticky.

2.5.3 Doporučený postup při ladění

• Všechny potřebné příkazy se nacházejí v menu Run.
• Začneme příkazem Debug, či Restart a chod programu ovládáme příkazy (volbami) Resume (Pokračuj k nejbližšímu breakpointu), Step Into (Proveď příkaz a ukaž co se v něm děje - skoč do těla funkce), Step Over (Proveď příkaz naráz, tj. neskákej do těla funkce) a mnohá další.
  Po několika krocích je stav našeho programu takovýto.
• Breakpointy. Nejjednodušší způsob je naklikat breakpointy (dvojitý klik) na levou lištu v okně se zdrojovým kódem programu. Takto vytvořené breakpointy jsou hned k dispozici. Poznámka: Stejným způsobem je lze nastavit/zrušit i mimo debugger, při klasické editaci.
• Ukončení ladění provedete snadno volbou Terminate v menu Run.

Více o debuggingu viz tutoriál ze stránek CDT.

2005.03.12