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Instructivo de Bazel: Configura cadenas de herramientas de C++

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En este instructivo, se usa una situación de ejemplo para describir cómo configurar cadenas de herramientas de C++ para un proyecto.

Qué aprenderás

En este instructivo, aprenderás a realizar las siguientes tareas:

Configura el entorno de compilación
Usa --toolchain_resolution_debug para depurar la resolución de la cadena de herramientas
Configura la cadena de herramientas de C++
Crea una regla de Starlark que proporcione configuración adicional para el cc_toolchain para que Bazel pueda compilar la aplicación con clang.
Ejecuta bazel build //main:hello-world en una máquina Linux para compilar el objeto binario de C++.
Ejecuta bazel build //main:hello-world --platforms=//:android_x86_64 para compilar de forma cruzada el objeto binario para Android.

Antes de comenzar

En este instructivo, se supone que usas Linux y compilaste correctamente aplicaciones de C++ y que instalaste las herramientas y bibliotecas adecuadas. En el instructivo, se usa clang version 16, que puedes instalar en tu sistema.

Configura el entorno de compilación

Configura tu entorno de compilación de la siguiente manera:

Si aún no lo hiciste, descarga e instala Bazel 7.0.2 o una versión posterior.
Agrega un archivo MODULE.bazel vacío en la carpeta raíz.
Agrega el siguiente destino cc_binary al archivo main/BUILD:
```
cc_binary(
    name = "hello-world",
    srcs = ["hello-world.cc"],
)
```
Debido a que Bazel usa muchas herramientas internas escritas en C++ durante la compilación, como process-wrapper, se especifica la cadena de herramientas preexistente predeterminada de C++ para la plataforma host. Esto permite que estas herramientas internas se compilen con esa cadena de herramientas de la que se creó en este instructivo. Por lo tanto, el destino cc_binary también se compila con la cadena de herramientas predeterminada.

Ejecuta la compilación con el siguiente comando:

bazel build //main:hello-world

La compilación se realiza correctamente sin ninguna cadena de herramientas registrada en MODULE.bazel.

Para ver más detalles, ejecuta lo siguiente:

bazel build //main:hello-world --toolchain_resolution_debug='@bazel_tools//tools/cpp:toolchain_type'

INFO: ToolchainResolution: Target platform @@platforms//host:host: Selected execution platform @@platforms//host:host, type @@bazel_tools//tools/cpp:toolchain_type -> toolchain @@bazel_tools+cc_configure_extension+local_config_cc//:cc-compiler-k8

Sin especificar --platforms, Bazel compila el destino para @platforms//host con @bazel_tools+cc_configure_extension+local_config_cc//:cc-compiler-k8.

Configura la cadena de herramientas de C++

Para configurar la cadena de herramientas de C++, compila la aplicación de forma repetida y elimina cada error uno por uno como se describe a continuación.

También se supone clang version 9.0.1, aunque los detalles solo deberían cambiar ligeramente entre las diferentes versiones de clang.

Agrega toolchain/BUILD con

filegroup(name = "empty")

cc_toolchain(
    name = "linux_x86_64_toolchain",
    toolchain_identifier = "linux_x86_64-toolchain",
    toolchain_config = ":linux_x86_64_toolchain_config",
    all_files = ":empty",
    compiler_files = ":empty",
    dwp_files = ":empty",
    linker_files = ":empty",
    objcopy_files = ":empty",
    strip_files = ":empty",
    supports_param_files = 0,
)

toolchain(
    name = "cc_toolchain_for_linux_x86_64",
    toolchain = ":linux_x86_64_toolchain",
    toolchain_type = "@bazel_tools//tools/cpp:toolchain_type",
    exec_compatible_with = [
        "@platforms//cpu:x86_64",
        "@platforms//os:linux",
    ],
    target_compatible_with = [
        "@platforms//cpu:x86_64",
        "@platforms//os:linux",
    ],
)

Luego, agrega las dependencias adecuadas y registra la cadena de herramientas con MODULE.bazel con

bazel_dep(name = "platforms", version = "0.0.10")
register_toolchains(
    "//toolchain:cc_toolchain_for_linux_x86_64"
)

En este paso, se define un cc_toolchain y se vincula a un objetivo toolchain para la configuración del host.

Vuelve a ejecutar la compilación. Debido a que el paquete toolchain aún no define el objetivo linux_x86_64_toolchain_config, Bazel arroja el siguiente error:

ERROR: toolchain/BUILD:4:13: in toolchain_config attribute of cc_toolchain rule //toolchain:linux_x86_64_toolchain: rule '//toolchain:linux_x86_64_toolchain_config' does not exist.

En el archivo toolchain/BUILD, define un grupo de archivos vacío de la siguiente manera:

package(default_visibility = ["//visibility:public"])

filegroup(name = "linux_x86_64_toolchain_config")

Vuelve a ejecutar la compilación. Bazel arroja el siguiente error:

'//toolchain:linux_x86_64_toolchain_config' does not have mandatory providers: 'CcToolchainConfigInfo'.

CcToolchainConfigInfo es un proveedor que usas para configurar tus cadenas de herramientas de C++. Para corregir este error, crea una regla de Starlark que proporcione CcToolchainConfigInfo a Bazel creando un archivo toolchain/cc_toolchain_config.bzl con el siguiente contenido:

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() crea el proveedor CcToolchainConfigInfo necesario. Para usar la regla cc_toolchain_config, agrega una sentencia de carga a toolchain/BUILD justo debajo de la sentencia del paquete:

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

Y reemplaza el grupo de archivos "linux_x86_64_toolchain_config" por una declaración de una regla cc_toolchain_config:

cc_toolchain_config(name = "linux_x86_64_toolchain_config")

Vuelve a ejecutar la compilación. Bazel arroja el siguiente error:

.../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`

En este punto, Bazel tiene suficiente información para intentar compilar el código, pero aún no sabe qué herramientas usar para completar las acciones de compilación requeridas. Modificarás la implementación de la regla de Starlark para indicarle a Bazel qué herramientas usar. Para ello, necesitas el constructor tool_path() de @bazel_tools//tools/cpp:cc_toolchain_config_lib.bzl:

# 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
    )

Asegúrate de que /usr/bin/clang y /usr/bin/ld sean las rutas correctas para tu sistema.

Vuelve a ejecutar la compilación. Bazel arroja el siguiente error:

ERROR: main/BUILD:3:10: Compiling main/hello-world.cc failed: absolute path inclusion(s) found in rule '//main:hello-world':
the source file 'main/hello-world.cc' includes the following non-builtin files with absolute paths (if these are builtin files, make sure these paths are in your toolchain):
  '/usr/include/c++/13/ctime'
  '/usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/13/bits/c++config.h'
  '/usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/13/bits/os_defines.h'
  ...

Bazel necesita saber dónde buscar los encabezados incluidos. Existen varias formas de resolver este problema, como usar el atributo includes de cc_binary, pero aquí se resuelve a nivel de la cadena de herramientas con el parámetro cxx_builtin_include_directories de cc_common.create_cc_toolchain_config_info. Ten en cuenta que, si usas una versión diferente de clang, la ruta de inclusión será diferente. Estas rutas de acceso también pueden ser diferentes según la distribución.

Modifica el valor que se muestra en toolchain/cc_toolchain_config.bzl para que se vea así:

return cc_common.create_cc_toolchain_config_info(
    ctx = ctx,
    cxx_builtin_include_directories = [ # NEW
        "/usr/lib/llvm-16/lib/clang/16/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,
)

Vuelve a ejecutar el comando de compilación. Verás un error como el siguiente:

/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'

El motivo es que al vinculador le falta la biblioteca estándar de C++ y no puede encontrar sus símbolos. Hay muchas formas de resolver este problema, como usar el atributo linkopts de cc_binary. Aquí, se resuelve asegurándose de que cualquier destino que use la cadena de herramientas no tenga que especificar esta marca.

Copia el siguiente código en toolchain/cc_toolchain_config.bzl:

# 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",    # NEW
    "flag_group", # NEW
    "flag_set",   # NEW
    "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],
)

Si ejecutas bazel build //main:hello-world, finalmente debería compilar el objeto binario con éxito para el host.
En toolchain/BUILD, copia los destinos cc_toolchain_config, cc_toolchain y toolchain, y reemplaza linux_x86_64 por android_x86_64 en los nombres de destino.

En MODULE.bazel, registra la cadena de herramientas para Android.
```
register_toolchains(
    "//toolchain:cc_toolchain_for_linux_x86_64",
    "//toolchain:cc_toolchain_for_android_x86_64"
)
```
Ejecuta bazel build //main:hello-world --android_platforms=//toolchain:android_x86_64 para compilar el objeto binario para Android.

En la práctica, Linux y Android deberían tener diferentes parámetros de configuración de la cadena de herramientas de C++. Puedes modificar el cc_toolchain_config existente para las diferencias o crear reglas independientes (es decir, un proveedor CcToolchainConfigInfo) para plataformas independientes.

Revisa tu trabajo

En este instructivo, aprendiste a configurar una cadena de herramientas básica de C++, pero las cadenas de herramientas son más potentes que este ejemplo.

Los conceptos principales son los siguientes:

Debes especificar una marca platforms coincidente en la línea de comandos para que Bazel resuelva la cadena de herramientas para los mismos valores de restricción en la plataforma. La documentación contiene más información sobre las marcas de configuración específicas del lenguaje.
Debes informarle a la cadena de herramientas dónde se encuentran las herramientas. En este instructivo, hay una versión simplificada en la que accedes a las herramientas desde el sistema. Si te interesa un enfoque más independiente, puedes leer sobre las dependencias externas. Tus herramientas podrían provenir de un módulo diferente y tendrías que hacer que sus archivos estén disponibles para cc_toolchain con dependencias de destino en atributos, como compiler_files. También se debería cambiar tool_paths.
Puedes crear funciones para personalizar qué marcas se deben pasar a diferentes acciones, ya sea la vinculación o cualquier otro tipo de acción.

Lecturas adicionales

Para obtener más detalles, consulta Configuración de la cadena de herramientas de C++.