C++-ohjelman lähdekoodi käännetään kääntäjällä ja linkitetään suoritettavaksi ohjelmaksi. Vaihtoehtoisia kääntäjiä ovat esimerkiksi:

• GCC (GNU Compiler Collection) on kääntäjäkokoelma, joka sisältää muun muassa C- ja C++-kääntäjät. C-ohjelmille käytetään tavallisesti komentoa gcc ja C++-ohjelmille komentoa g++. Windowsissa GCC:tä voi käyttää valmiin MinGW-työkalupaketin kautta. MinGW ei siis ole erillinen C++-kääntäjä.
• Clang on LLVM-projektiin kuuluva C- ja C++-kääntäjä. C++-ohjelmia voi koota komennolla clang++. Clangia käytetään esimerkiksi macOS:ssä, Linuxissa ja Windowsissa.
• MSVC (Microsoft Visual C++) sisältää Microsoftin C- ja C++-kääntäjän Windowsille. Se on saatavilla Visual Studion ja Visual Studio Build Toolsin mukana, ja komentoriviltä sitä käytetään komennolla cl.

Lisätietoa: GCC, g++ ja MinGW

Kääntämis- ja linkityskomennot voi suorittaa käsin, mutta Make ja Ninja helpottavat prosessia. Ne seuraavat tiedostojen riippuvuuksia ja suorittavat tarvittavat komennot, kun lähdekoodi muuttuu. Varsinaisen käännöstyön tekee edelleen valittu C++-kääntäjä.

• Make lukee kokoamisohjeet Makefile-tiedostosta. Makefilen voi kirjoittaa itse tai tuottaa generaattorilla.
• Ninja lukee kokoamisohjeet build.ninja-tiedostosta. Tämä tiedosto tuotetaan tavallisesti generaattorilla. Ninja on suunniteltu erityisesti nopeaan, toistuvaan kokoamiseen.

Ninja on nykyään laajasti käytetty vaihtoehto Makelle: sitä käytetään esimerkiksi Chromen ja LLVM:n kokoamiseen. Myös Qt suosittelee Ninjaa Qt:n oman lähdekoodin kokoamiseen. Lisätietoa: Ninjan käyttökohteet ja Qt:n kokoamistyökalut.

Kokoamisohjeita ei tarvitse kirjoittaa kokonaan käsin. CMake ja qmake lukevat projektin kuvauksen ja generoivat varsinaisen kokoamistyökalun tarvitsemat tiedostot.

CMake voi siis tuottaa ohjeet sekä Makelle että Ninjalle. qmakea käytetään Qt-projekteissa tyypillisesti Makefilen generointiin; tämän sivun Ninja-esimerkissä käytämme CMakea.

CMake on Qt:n suosittelema valinta Qt 6 -projekteihin. Qt 6:n oma kokoamisjärjestelmä perustuu CMakeen. qmake on edelleen tuettu Qt-sovellusten kokoamiseen, joten sitä voi kohdata etenkin vanhemmissa projekteissa. Lisätietoa: Qt 6 -kirjan kokoamisohjeet ja Qt 6:n kokoamisjärjestelmän muutokset.

CMakeLists.txt → CMake → Makefile    → Make  → kääntäjä ja linkittäjä → ohjelma
                      → build.ninja → Ninja → kääntäjä ja linkittäjä → ohjelma

projekti.pro   → qmake → Makefile    → Make  → kääntäjä ja linkittäjä → ohjelma

Seuraavaksi kokoamme saman pienen ohjelman ensin käsin, sitten Makella ja lopuksi CMaken avulla käyttäen Ninjaa tai Makea.

Käytämme kaikissa tämän sivun esimerkeissä samaa pientä C++-ohjelmaa. Tallenna seuraavat kolme tiedostoa samaan hakemistoon.

main.cpp kutsuu utils.cpp-tiedostossa määriteltyä funktiota.

#include <iostream>
#include "utils.h"

int main() {
    std::cout << "Tulos: " << kerroKahdella(5) << std::endl;
    return 0;
}

utils.cpp sisältää funktion toteutuksen.

#include "utils.h"

int kerroKahdella(int luku) {
    return luku * 2;
}

utils.h esittelee funktion, jotta sitä voidaan kutsua main.cpp-tiedostosta.

#ifndef UTILS_H
#define UTILS_H

int kerroKahdella(int luku);

#endif

Kokoaminen koostuu tässä kahdesta vaiheesta: lähdetiedostojen kääntämisestä objektitiedostoiksi ja objektitiedostojen linkittämisestä ohjelmaksi. Käytämme g++-komentoa kahdesti: ensin lähdetiedostojen kääntämiseen ja sitten objektitiedostojen linkittämiseen. Suorita seuraavat komennot lähdetiedostojen hakemistossa Linuxissa tai WSL:ssä, jossa GCC on asennettuna.

1. Käännä objektitiedostot:

g++ -c main.cpp utils.cpp

Valitsin -c tekee vain käännösvaiheen. Tuloksena syntyvät main.o ja utils.o. Otsikkotiedosto utils.h luetaan mukaan #include-direktiiveillä; sitä ei käännetä erilliseksi objektitiedostoksi.

2. Linkitä objektitiedostot:

g++ main.o utils.o -o myapp

Komento käynnistää linkityksen, jossa objektitiedostot ja tarvittavat kirjastot yhdistetään. Valitsin -o myapp antaa syntyvälle ohjelmalle nimen myapp.

3. Suorita ohjelma:

./myapp

Ohjelma tulostaa:

Tulos: 10

Pienen ohjelman voi myös kääntää ja linkittää yhdellä komennolla:

g++ main.cpp utils.cpp -o myapp

Erillisten objektitiedostojen avulla jokaista lähdetiedostoa ei tarvitse kääntää uudelleen joka muutoksen jälkeen. Seuraavaksi automatisoimme tarvittavien käännösten ja linkityksen suorittamisen.

Make automatisoi kokoamisen Makefileen kirjoitettujen sääntöjen perusteella. Seuraavat komentoriviesimerkit on tarkoitettu Linuxiin tai WSL:ään, jossa GCC ja Make ovat asennettuina.

target: dependencies
	command
    

CXX = g++
#Windowsissa:
#CXX = C:\Qt\Tools\mingw1310_64\bin\g++
CXXFLAGS = -Wall -std=c++17

TARGET = myapp
OBJS = main.o utils.o

all: $(TARGET)

$(TARGET): $(OBJS)
	$(CXX) $(CXXFLAGS) -o $(TARGET) $(OBJS)

$(OBJS): utils.h

%.o: %.cpp
	$(CXX) $(CXXFLAGS) -c $< -o $@

clean:
	rm -f *.o $(TARGET)
    

CMake on kokoamisjärjestelmien generaattori. Kuvaat projektin lähdetiedostot, kohteet ja asetukset CMakeLists.txt-tiedostossa, ja CMake tuottaa valitun kokoamistyökalun tarvitsemat tiedostot. Valinta tehdään generaattorilla, joka annetaan -G-valitsimella.

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)

project(myapp LANGUAGES CXX)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)

add_executable(myapp main.cpp utils.cpp)

# Kääntäjälle sopivat varoitusasetukset
if(MSVC)
    target_compile_options(myapp PRIVATE /W4)
else()
    target_compile_options(myapp PRIVATE -Wall)
endif()

sudo apt install ninja-build

cmake -S . -B build-ninja -G Ninja
cmake --build build-ninja

ninja -C build-ninja

cmake --build build-ninja --target clean

cmake -S . -B build-make -G "Unix Makefiles"
cmake --build build-make

Make sopii hyvin kokoamisen sääntöjen opiskeluun ja projekteihin, joissa Makefile on jo käytössä. CMake-projektissa Ninja on luonteva vaihtoehto, kun haluat automatisoidun ja nopean kokoamisen. Tässä pienessä esimerkissä nopeusero tuskin näkyy; Ninjan hyöty korostuu suuremmissa projekteissa. Ninjan ja Maken vertailu.

Näillä videoilla käyn läpi WSL-ympäristön käyttöönottoa sekä Make- ja CMake-esimerkkejä. Ensimmäisellä videolla asennan Windowsiin Ubuntun käyttäen WSL-systeemiä:

• wsl, c++ kääntäjän asentaminen
• make ja cmake

Lyhyt WSL-opas