Desarrollo de Aplicaciones

Transcripción

1 Desarrollo de Aplicaciones En este apartado se tratarán los siguientes temas: Etapas de desarrollo de un programa Proceso de Compilación Compilación de Programas formados por varios Módulos Gestión de librerías La herramienta make Introducción a las Herramientas Informáticas Unix para el Desarrollo de la Etapas de desarrollo de un programa En este apartado, se expone de forma genérica cuáles son las partes que constituyen el desarrollo de un programa, esto es, las etapas de desarrollo de software. Aunque las etapas se presentan de forma secuencial, es habitual cometer errores que provoquen el tener que regresar a fases anteriores. El esquema que se muestra en la figura es válido para programas no demasiado complejos. Para los grandes proyectos informáticos exite un conjunto de técnicas de desarrollo que pueden estudiarse en cualquier libro de Ingeniería del Software, por ejemplo, R.S. Pressman, Ingeniería del Software: Un enfoque Prático, McGraw-Hill, 4 edición, ISBN En la figura se presenta un esquema de los pasos lógico que han de seguirse en el desarrollo de una aplicación informática. Tales pasos o etapas se pueden resumir en: 1. Analizar del Problema que se ha de resolver. 2. Diseñar una solución, proponiendo un algoritmo. 3. Traduccir la solución a pseudocódigo. 4. Implementar un programa en un lenguaje de programación (en el caso que estudiaremos C/C++). 5. Compilar el programa. 6. Realizar pruebas de ejecución.

2 Proceso de Compilación Un traductor es un programa informático que traduce de un lenguaje fuente a un lenguaje objeto. Un compilador es un traductor en el que el lenguaje fuente es un Lenguaje de Programación de Alto Nivel, y el lenguaje objeto es Lenguaje Ensamblador o Lenguaje Máquina. El proceso de traducción que tiene que realizar un compilador, se puede dividir en los siguientes pasos: Preprocesamiento Compilación (propiamente dicho) y Optimización Generación de Código Objeto Enlace ( linker ) No es uno de los objetivos de este curso el estudiar en profundidad el proceso de compilación sino utilizar las herramientas disponibles para llevarlo a cabo. Para un estudio en detalle de los compiladores recomendamos el libro: A. Aho, R. Sethi, J. Ullman, Compiladores. Principios, Técnicas y Herramientas Adisson-Wesley Iberoamericana, ISBN El compilador que proporciona Linux para los lenguajes C y C++ es el paquete GCC de GNU. La siguiente figura muestra el conjunto de herramientas que proporciona el paquete GCC: El prepocesador ( cpp ) se invoca con el comando: g++ programa.c -E -o programa.i El compilador propiamente dicho ( comp ) se llama con la orden: g++ programa.c -S -o programa.s La llamada al ensamblador ( as ) utiliza la opción -c: g++ programa.c -c -o programa.o El editor de carga y enlace (ld) se invoca automáticamente sin especificar ninguna opción: g++ programa.c Se obtiene el fichero a.out que ya es ejecutable. Los ficheros intermedios generados se almacenan en /tmp y se borran cuando termina todo el proceso de compilación. a. Descarge el fichero programa.c que contiene una implementación en C++ del conocido programa "Hola Mundo". b. Ejecute el proprocesador de C++ proporcionándole como entrada el fichero programa.c. Cuántas líneas tiene el fichero de salida? Qué ha ocurrido con la sentencia de inclusión: #include? Qué sucede con la definición de macro: #define? c. Ejecute el ensamblador de C++ proporcionándole como entrada el fichero programa.c. Qué tipo de código contiene el fichero de salida?

3 Compilación de Programas formados por varios Módulos Consideremos la división de la implementación de un problema en dos ficheros: programa1.cc y programa2.cc. Según se muestra en la figura, el primer paso consiste en editar dichos ficheros (con el editor vi, por ejemplo). A continuación, la orden que se debería emitir para generar la aplicación es: g++ programa1.c programa2.c Se ha de tener en cuenta, que la llamada al enlazador (linker) se realiza de forma automática. Por lo tanto, los dos ficheros intermedio, programa1.o y programa2.o se borraran al finalizar la operación. Si se quieren conservar ambos es necesario compilar con los comandos: g++ -c programa1.c g++ -c programa2.c g++ programa1.o programa2.o La procedencia de los ficheros que aporta el sistema operativo al proceso de compilación es la siguiente: Ficheros de Cabecera - directorio /usr/include Librerías - directorios /lib, /usr/lib a. Descarge los ficheros main.cc y suma.cc. El fichero main.cc contiene una implementación en C++ de un programa que imprime por pantalla la frase "Hola Mundo" y realiza una llamada al método suma(int,int) que está implementado en el fichero suma.cc b. Compile los fichero main.cc y suma.cc de forma que se obtengan dos ficheros objeto separados: main.o y suma.o. c. Ejecute el enlazador de C++ proporcionándole como entrada los ficheros main.o y suma.o de forma que obtenga un fichero ejecutable a.out.

4 Gestión de librerías La creación de librerías (o bibliotecas) aporta modularidad y portabilidad a los programas. Una librería es un fichero que está compuesto por una colección de otros ficheros llamados miembros de la librería. La estructura de una librería posibilita la extracción de sus miembros. Cuando se añade un fichero a una librería, los datos de éste y su información administrativa (permisos, fechas, propietario, grupo, etc.) se introduce en él. Para una descripción detallada de las opciones de esta herrmienta visite la página de manual (man ar). Programas ar y ranlib Las funciones básicas de ar son: crear, modificar y extraer miembros. ar [-] opciones [miembro] librería [ficheros] Entre las opciones se deben distinguir aquellas que son obligatorias y los modificadores. Cuando se emite una orden ar es necesario que haya una obligatoria y sólo una. Opciones Obligatorias d Borrar miembros de la librería. m Mover un miembro de la librería. q Añadido rápido. r Reemplazar ficheros de la librería. t Mostrar una tabla con el contenido de la librería. x Extraer miembros de la librería. Modificadores a Añadir nuevos ficheros detrás de un miembro existente de la librería. b,i Añadir nuevos ficheros delante de un miembro existente de la librería. c Crear la librería. o Preservar las fechas originales de los miembros cuando sean extraídos de la librería. s Crear un índice de la librería o actualizar el existente (ranlib = ar -s ). v Se muestra información adicional al realizar una operación. u La orden ar -r reemplaza todos los ficheros indicados. Usando u se reemplazan sólo aquellos ficheros que han sido modificados con fecha posterior a los que hay en la librería. Programa nm El contenido de una librería o de un módulo objeto se puede inspeccionar con el programa nm La sintaxis del mismo es la siguiente: nm [opciones] ficheros Si no se especifica ningún fichero, se considera por defecto a.out Opciones -g Mostrar sólo los símbolos externos. -p No ordenar la salida alfabéticamente. -n Ordenar los símbolos según la dirección que ocupen y según su nombre. -s Mostrar también el índice, en el caso de que el módulo sea un librería. -o Preceder cada símbolo con el nombre del fichero al que pertenece. -r Invertir el sentido de la ordenación. -u Mostrar sólo los símbolos externos referenciados en cada módulo. Considere la creación de una librería que proporcione funciones que permitan calcular el máximo y el mínimo entre tres valores de tipo entero, real y caracter. Puede descargar el código para dichas funciones de los ficheros max.cc y min.cc. El fichero max.cc contiene funciones para calcular el máximo y el fichero min.cc contiene funciones para calcular el mínimo. El fichero maxmin.h contine la definición de los prototipos de dichas funciones. Siguiendo los pasos que se enumeran a continuación se construirá la libería maxmin.a: a. Compile ambos ficheros con la orden: $ g++ -c max.cc min.cc Si no se producen errores obtendrá los ficheros max.o y min.o. b. Para crear la librería ejecute la siguiente línea de comando: $ ar -r libmaxmin.a max.o min.o Si no se producen errores obtendrá el fichero libmaxmin.a c. Para ver el contenido de la librería ejecute la siguiente línea de comando: $ nm libmaxmin.a Se mostrará por pantalla que libmaxmin.a contiene en min.o una función min sobrecargada para trabajar con parámetros enteros, reales y caracteres. Una información similar se mostrará para la función max. d. Ya se tiene la librería, el último paso consiste en utilizarla. Para ello complete el fichero uselib.cc de manera que se calculen el máximo entre tres valores enteros, tres valores

5 reales y tres valores det ipo caracter. La línea de comando a utilizar será: $ g++ -L. uselib.cc -lmaxmin.a -ouselib.out Introducción a las Herramientas Informáticas Unix para el Desarrollo de la La herramienta make Cuando se trabaja con programas grandes, es común dividirlos en partes más pequeñas para hacerlos más manejables. También puede ocurrir que se tengan módulos escritos en lenguajes diferentes, o que necesiten compilarse con opciones especiales y enlazarse con librerías específicas. Cuando una aplicación cuenta con más de dos o tres módulos resulta complicado mantener en mente todas las dependencias. El programa make es una utilidad Unix que facilita la descripción de dependencias entre un grupo de ficheros relacionados, que generalmente forman parte del mismo proyecto. Los programadores utilizan make para describir cómo hacer un programa: qué ficheros fuente es necesario compilar, qué librerías se deben incluir y cuáles de los ficheros objeto necesitan ser enlazados. La sintaxis del comando es: make [-f filename] [opciones] [objetivo] Si no se especifica la opción -f filename, se consideraran por defecto makefile o Makefile como ficheros de especificación. Puede encontrar una descripción más detallada de make en: Utilización básica de make Supónga que ha de compilar un programa "ejemplo" cuyo código fuente se caracteriza por estar dividido en seis ficheros como los siguientes:

6 Además, para obtener el fichero ejecutable es necesario enlazar los tres ficheros ejecutables con la librería milibreria. El comando make puede construir el ejecutable de una aplicación pero para ello necesita que le digan cómo hacerlo y para eso es necesario escribir un fichero makefile como el de la figura. Una dependencia se especifica escribiendo el nombre del fichero que se quiere obtener, dos puntos, espacios o tabuladores y una lista de ficheros separados por espacios o tabuladores. Las dependencias que se especifican en las líneas 21, 24, 27 y 30 en el fichero makefile de la figura son resueltas por make creando la siguiente jerarquía:

7 Por lo general, los ficheros makefile se dejan en el mismo directorio en el que estén el resto de los ficheros fuente y se pueden tener tantos como hagan falta. Si el fichero se almacena en el directorio de trabajo, con el nombre de makefile o Makefile, sólo hay que escribir en la línea de comandos: $ make A veces, es útil incluir reglas con nombres mnemotécnicos que realicen ciertas tareas. Por ejemplo, la entrada clean, que aparece en la línea 35 podría utilizarse para eliminar ficheros intermedios. Para que se ejecute dicha sentencia en la línea de comandos hay que escribir: $ make clean La línea de especificación de los comandos que se han de ejecutar siempre deben empezar con un caracter de tabulador, nunca con espacios en blanco. Ejemplos de este tipo de sentencias son las líneas 22, 25, 28, 31 y 36. make tiene un mecanismo de macros sencillo que se utiliza para sustituir elementos en las líneas de dependencia y en las de comando. La líneas 4, 7, 10, 13 y 19 muestran definiciones de macros. Una macro se define indicando el nombre de la macro, seguida del signo igual y opcionalmente el valor que toma (porque puede ser el vacío). Una macro se invoca precediendo su nombre con un signo $ y los nombres con más de una letra deben ir entre paréntesis. Ejemplos de uso son las que aparecen en las líneas 22, 25, Existen un par de macros especiales que se definen por defecto antes de empezar. Estas macros son: $@ Almacena el nombre del archivo a construir Almacena la cadena de nombres de fichero que son más jóvenes que el fichero a Almacena la cadena de nombres de fichero que son más jóvenes que el fichero a $? construir. Normalmente, cada línea de comandos se muestra por pantalla y una vez sustituidas las macros que aparezcan en ellas se invoca al intérprete de comandos para que se ejecute. El suprime el eco del comando que está siendo ejecutado por make. make utiliza una tabla de terminaciones por defecto para suplir la falta de información sobre cómo tratar determinados ficheros. La siguiente muestra un resumen de las mismas:.o Fichero objeto.c Fichero fuente en C.f Fichero fuente en FORTRAN.s Fichero fuente en Ensamblador.y Gramática fuente en YACC.l Fichero de especificación de LEX Por ejemplo, si aparece el fichero toto.c y se debe construir el pepe.o, supone que toto.c es un fichero fuente en C. Pero si no aparece toto.c pero aparece toto.y, make primero llama a YACC para obtener toto.c y luego invoca al compilador de C con el fichero resultante. Para cambiar los compiladores por defecto existen las macros: AS, CC, YACC y LEX También se pueden usar las macros CFLAGS, YFLAGS y LFLAG para pasarle argumentos a los compiladores de C, LEX y YACC. 1. Descarge los ficheros main.cc, dos.cc, tres.cc, cabecera1.h, cabecera2.h, cabecera3.h y Makefile que se utilizaron en el apartado anterior. 2. Qué orden tiene que ejecutar desde la línea de comandos para crear los ejecutables y la librería? 3. Qué comando ha de ejecutar si quiere que la aplicación que se genera se instale en el directorio /tmp? 4. Qué etiqueta debe especificar en la línea de comandos junto al comando make para que elimine todos los ficheros objetos creados y empiece el proceso de creación desde cero?