Bazel チュートリアル: C++ ツールチェーンを構成する

このチュートリアルでは、プロジェクトの C++ ツールチェーンを構成する方法について、サンプル シナリオを使用して説明します。これは、 サンプル C++ プロジェクト に基づいています。これは、clang を使用してエラーなくビルドします。

学習内容

このチュートリアルでは、以下の方法について学習します。

  • ビルド環境を設定する
  • C++ ツールチェーンを構成する
  • cc_toolchain の追加構成を提供する Starlark ルールを作成して、Bazel が clang でアプリケーションをビルドできるようにする
  • Linux マシンで bazel build --config=clang_config //main:hello-world を実行して、想定される結果を確認する
  • C++ アプリケーションをビルドする

始める前に

ビルド環境を設定する

このチュートリアルでは、Linux を使用し、C++ アプリケーションを正常にビルドして、適切なツールとライブラリをインストールしていることを前提としています。 このチュートリアルでは、clang version 9.0.1 を使用します。これはシステムにインストールできます。

ビルド環境を次のように設定します。

  1. まだ行っていない場合は、 Bazel 0.23 以降をダウンロードしてインストールします。

  2. GitHub から サンプル C++ プロジェクト をダウンロードし、ローカルマシンの空のディレクトリに配置します。

  3. 次の cc_binary ターゲットを main/BUILD ファイルに追加します。

    cc_binary(
        name = "hello-world",
        srcs = ["hello-world.cc"],
    )
    
  4. ワークスペース ディレクトリのルートに次の内容の .bazelrc ファイルを作成して、--config フラグを使用できるようにします。

    # Use our custom-configured c++ toolchain.
    
    build:clang_config --crosstool_top=//toolchain:clang_suite
    
    # Use --cpu as a differentiator.
    
    build:clang_config --cpu=k8
    
    # Use the default Bazel C++ toolchain to build the tools used during the
    # build.
    
    build:clang_config --host_crosstool_top=@bazel_tools//tools/cpp:toolchain
    

エントリ build:{config_name} --flag=value の場合、コマンドライン フラグ --config={config_name} はその特定のフラグに関連付けられます。使用されているフラグ crosstool_topcpuhost_crosstool_top のドキュメントをご覧ください。

ターゲットbazel build --config=clang_config //main:hello-world でビルドすると、Bazel は cc_toolchain_suite //toolchain:clang_suite のカスタム ツールチェーンを使用します。スイートには、CPU ごとに異なる ツールチェーンがリストされる場合があります。 そのため、フラグ --cpu=k8 で区別されます。

Bazel は、ビルド中にプロセス ラッパーなど、C++ で記述された多くの内部ツールを使用します。そのため、これらのツールがこのチュートリアルで作成されたツールチェーンではなく、既存のデフォルトの C++ ツールチェーンを使用してビルドされるように、ホスト プラットフォームに指定されています。

C++ ツールチェーンを構成する

C++ ツールチェーンを構成するには、以下に示すように、アプリケーションを繰り返しビルドして、エラーを 1 つずつ解消します。

  1. 次のコマンドでビルドを実行します。

    bazel build --config=clang_config //main:hello-world
    

    .bazelrc ファイルで --crosstool_top=//toolchain:clang_suite を指定したため、Bazel は次のエラーをスローします。

    No such package `toolchain`: BUILD file not found on package path.
    

    ワークスペース ディレクトリに、パッケージの toolchain ディレクトリを作成し、toolchain ディレクトリ内に空の BUILD ファイルを作成します。

  2. もう一度ビルドを実行します。toolchain パッケージで clang_suite ターゲットがまだ定義されていないため、Bazel は次のエラーをスローします。

    No such target '//toolchain:clang_suite': target 'clang_suite' not declared
    in package 'toolchain' defined by .../toolchain/BUILD
    

    toolchain/BUILD ファイルで、次のように空の filegroup を定義します。

    package(default_visibility = ["//visibility:public"])
    
    filegroup(name = "clang_suite")
    
  3. もう一度ビルドを実行します。Bazel は次のエラーをスローします。

    '//toolchain:clang_suite' does not have mandatory providers: 'ToolchainInfo'
    

    Bazel は、--crosstool_top フラグが、必要な ToolchainInfo プロバイダを提供しないルールを指していることを検出しました。そのため、--crosstool_topToolchainInfo を提供するルール(cc_toolchain_suite ルール)に指定する必要があります。toolchain/BUILD ファイルで、空の filegroup を次のコードに置き換えます。

    cc_toolchain_suite(
        name = "clang_suite",
        toolchains = {
            "k8": ":k8_toolchain",
        },
    )
    

    toolchains 属性は、--cpu(および指定されている場合は --compiler)の値を cc_toolchain に自動的にマッピングします。cc_toolchain ターゲットはまだ定義されていません。Bazel はすぐにこのことを通知します。

  4. もう一度ビルドを実行します。Bazel は次のエラーをスローします。

    Rule '//toolchain:k8_toolchain' does not exist
    

    次に、cc_toolchain ターゲットを cc_toolchain_suite.toolchains 属性のすべての値に対して定義する必要があります。toolchain/BUILD ファイルに以下を追加します。

    filegroup(name = "empty")
    
    cc_toolchain(
        name = "k8_toolchain",
        toolchain_identifier = "k8-toolchain",
        toolchain_config = ":k8_toolchain_config",
        all_files = ":empty",
        compiler_files = ":empty",
        dwp_files = ":empty",
        linker_files = ":empty",
        objcopy_files = ":empty",
        strip_files = ":empty",
        supports_param_files = 0,
    )
    
  5. もう一度ビルドを実行します。Bazel は次のエラーをスローします。

    Rule '//toolchain:k8_toolchain_config' does not exist
    

    次に、":k8_toolchain_config" ターゲットを toolchain/BUILD ファイルに追加します。

    filegroup(name = "k8_toolchain_config")
    
  6. もう一度ビルドを実行します。Bazel は次のエラーをスローします。

    '//toolchain:k8_toolchain_config' does not have mandatory providers:
    'CcToolchainConfigInfo'
    

    CcToolchainConfigInfo は、C++ ツールチェーンの構成に使用するプロバイダです。このエラーを修正するには、次の内容で toolchain/cc_toolchain_config.bzl ファイルを作成して、CcToolchainConfigInfo を Bazel に提供する Starlark ルールを作成します。

    def _impl(ctx):
        return cc_common.create_cc_toolchain_config_info(
            ctx = ctx,
            toolchain_identifier = "k8-toolchain",
            host_system_name = "local",
            target_system_name = "local",
            target_cpu = "k8",
            target_libc = "unknown",
            compiler = "clang",
            abi_version = "unknown",
            abi_libc_version = "unknown",
        )
    
    cc_toolchain_config = rule(
        implementation = _impl,
        attrs = {},
        provides = [CcToolchainConfigInfo],
    )
    

    cc_common.create_cc_toolchain_config_info() は、必要なプロバイダ CcToolchainConfigInfo を作成します。cc_toolchain_config ルールを使用するには、パッケージ ステートメントの直下の toolchain/BUILD に load ステートメントを追加します。

    load(":cc_toolchain_config.bzl", "cc_toolchain_config")
    

    「k8_toolchain_config」filegroup を cc_toolchain_config ルールの宣言に置き換えます。

    cc_toolchain_config(name = "k8_toolchain_config")
    
  7. もう一度ビルドを実行します。Bazel は次のエラーをスローします。

    .../BUILD:1:1: C++ compilation of rule '//:hello-world' failed (Exit 1)
    src/main/tools/linux-sandbox-pid1.cc:421:
    "execvp(toolchain/DUMMY_GCC_TOOL, 0x11f20e0)": No such file or directory
    Target //:hello-world failed to build`
    

    この時点で、Bazel はコードのビルドを試行するのに十分な情報を取得していますが、必要なビルドアクションを完了するために使用するツールはまだわかりません。Starlark ルールの実装を変更して、使用するツールを Bazel に伝えます。そのためには、 @bazel_tools//tools/cpp:cc_toolchain_config_lib.bzl の tool_path() コンストラクタが必要です。

    # toolchain/cc_toolchain_config.bzl:
    # NEW
    load("@bazel_tools//tools/cpp:cc_toolchain_config_lib.bzl", "tool_path")
    
    def _impl(ctx):
        tool_paths = [ # NEW
            tool_path(
                name = "gcc",
                path = "/usr/bin/clang",
            ),
            tool_path(
                name = "ld",
                path = "/usr/bin/ld",
            ),
            tool_path(
                name = "ar",
                path = "/usr/bin/ar",
            ),
            tool_path(
                name = "cpp",
                path = "/bin/false",
            ),
            tool_path(
                name = "gcov",
                path = "/bin/false",
            ),
            tool_path(
                name = "nm",
                path = "/bin/false",
            ),
            tool_path(
                name = "objdump",
                path = "/bin/false",
            ),
            tool_path(
                name = "strip",
                path = "/bin/false",
            ),
        ]
        return cc_common.create_cc_toolchain_config_info(
            ctx = ctx,
            toolchain_identifier = "local",
            host_system_name = "local",
            target_system_name = "local",
            target_cpu = "k8",
            target_libc = "unknown",
            compiler = "clang",
            abi_version = "unknown",
            abi_libc_version = "unknown",
            tool_paths = tool_paths, # NEW
        )
    

    /usr/bin/clang/usr/bin/ld がシステムの正しいパスであることを確認します。

  8. もう一度ビルドを実行します。Bazel は次のエラーをスローします。

     ..../BUILD:3:1: undeclared inclusion(s) in rule '//main:hello-world':
     this rule is missing dependency declarations for the following files included by 'main/hello-world.cc':
     '/usr/include/c++/9/ctime'
     '/usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/9/bits/c++config.h'
     '/usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/9/bits/os_defines.h'
     ....
    

    Bazel は、インクルードされたヘッダーを検索する場所を知る必要があります。これを解決する方法は複数あります。たとえば、cc_binaryincludes 属性を使用する方法などです。ここでは、cc_common.create_cc_toolchain_config_infocxx_builtin_include_directories パラメータを使用して、ツールチェーン レベルで解決します。clang のバージョンが異なる場合、インクルード パスは 異なります。これらのパスは、ディストリビューションによって異なる場合もあります。

    toolchain/cc_toolchain_config.bzl の戻り値を次のように変更します。

     return cc_common.create_cc_toolchain_config_info(
          ctx = ctx,
          cxx_builtin_include_directories = [ # NEW
            "/usr/lib/llvm-9/lib/clang/9.0.1/include",
            "/usr/include",
          ],
          toolchain_identifier = "local",
          host_system_name = "local",
          target_system_name = "local",
          target_cpu = "k8",
          target_libc = "unknown",
          compiler = "clang",
          abi_version = "unknown",
          abi_libc_version = "unknown",
          tool_paths = tool_paths,
     )
    
  9. ビルドコマンドをもう一度実行すると、次のようなエラーが表示されます。

    /usr/bin/ld: bazel-out/k8-fastbuild/bin/main/_objs/hello-world/hello-world.o: in function `print_localtime()':
    hello-world.cc:(.text+0x68): undefined reference to `std::cout'
    

    これは、リンカーに C++ 標準ライブラリがなく、そのシンボルが見つからないためです。これを解決する方法はたくさんあります。たとえば、cc_binarylinkopts 属性を使用する方法などです。ここでは、ツールチェーンを使用するターゲットでこのフラグを指定する必要がないようにすることで解決します。

    次のコードを cc_toolchain_config.bzl にコピーします。

      # NEW
      load("@bazel_tools//tools/build_defs/cc:action_names.bzl", "ACTION_NAMES")
      # NEW
      load(
          "@bazel_tools//tools/cpp:cc_toolchain_config_lib.bzl",
          "feature",
          "flag_group",
          "flag_set",
          "tool_path",
      )
    
      all_link_actions = [ # NEW
          ACTION_NAMES.cpp_link_executable,
          ACTION_NAMES.cpp_link_dynamic_library,
          ACTION_NAMES.cpp_link_nodeps_dynamic_library,
      ]
    
      def _impl(ctx):
          tool_paths = [
              tool_path(
                  name = "gcc",
                  path = "/usr/bin/clang",
              ),
              tool_path(
                  name = "ld",
                  path = "/usr/bin/ld",
              ),
              tool_path(
                  name = "ar",
                  path = "/bin/false",
              ),
              tool_path(
                  name = "cpp",
                  path = "/bin/false",
              ),
              tool_path(
                  name = "gcov",
                  path = "/bin/false",
              ),
              tool_path(
                  name = "nm",
                  path = "/bin/false",
              ),
              tool_path(
                  name = "objdump",
                  path = "/bin/false",
              ),
              tool_path(
                  name = "strip",
                  path = "/bin/false",
              ),
          ]
    
          features = [ # NEW
              feature(
                  name = "default_linker_flags",
                  enabled = True,
                  flag_sets = [
                      flag_set(
                          actions = all_link_actions,
                          flag_groups = ([
                              flag_group(
                                  flags = [
                                      "-lstdc++",
                                  ],
                              ),
                          ]),
                      ),
                  ],
              ),
          ]
    
          return cc_common.create_cc_toolchain_config_info(
              ctx = ctx,
              features = features, # NEW
              cxx_builtin_include_directories = [
                  "/usr/lib/llvm-9/lib/clang/9.0.1/include",
                  "/usr/include",
              ],
              toolchain_identifier = "local",
              host_system_name = "local",
              target_system_name = "local",
              target_cpu = "k8",
              target_libc = "unknown",
              compiler = "clang",
              abi_version = "unknown",
              abi_libc_version = "unknown",
              tool_paths = tool_paths,
          )
    
      cc_toolchain_config = rule(
          implementation = _impl,
          attrs = {},
          provides = [CcToolchainConfigInfo],
      )
    
  10. bazel build --config=clang_config //main:hello-world を実行すると、最終的にビルドされます。

実施したタスクを確認する

このチュートリアルでは、基本的な C++ ツールチェーンを構成する方法について説明しましたが、ツールチェーンはこれよりも強力なものです。

重要なポイントは次のとおりです: - コマンドラインで --crosstool_top フラグを指定する必要があります。これは cc_toolchain_suite を指している必要があります。 - .bazelrc ファイルを使用して、特定の構成のショートカットを作成できます。 - cc_toolchain_suite には、CPU とコンパイラごとに異なる cc_toolchains がリストされる場合があります。--cpu などのコマンドライン フラグを使用して区別できます。- ツールチェーンにツールの場所を知らせる必要があります。このチュートリアル では、システムからツールにアクセスする簡略化されたバージョンを使用します。より自己完結型の方法に関心がある場合は、ワークスペースを ご覧ください ツールは別のワークスペースから取得できます。その場合、 などの属性のターゲット依存関係を使用して、それらのファイルを cc_toolchain で使用できるようにする必要があります。compiler_filestool_paths も変更する必要があります。- リンクやその他のタイプのアクションなど、 さまざまなアクションに渡すフラグをカスタマイズする機能を作成できます。

関連情報

詳細については、 C++ ツールチェーンの構成をご覧ください。