Xmake v2.7.6 发布，新增 Verilog 和 C++ Modules 分发支持

时间：2023-01-27 19:04:31

Xmake 是一个基于 Lua 的轻量级跨平台构建工具。

它非常的轻量，没有任何依赖，因为它内置了 Lua 运行时。

它使用 xmake.lua 维护项目构建，相比 makefile/CMakeLists.txt，配置语法更加简洁直观，对新手非常友好，短时间内就能快速入门，能够让用户把更多的精力集中在实际的项目开发上。

我们能够使用它像 Make/Ninja 那样可以直接编译项目，也可以像 CMake/Meson 那样生成工程文件，另外它还有内置的包管理系统来帮助用户解决 C/C++ 依赖库的集成使用问题。

目前，Xmake 主要用于 C/C++ 项目的构建，但是同时也支持其他 native 语言的构建，可以实现跟 C/C++ 进行混合编译，同时编译速度也是非常的快，可以跟 Ninja 持平。

Xmake = Build backend + Project Generator + Package Manager + [Remote|Distributed] Build + Cache

尽管不是很准确，但我们还是可以把 Xmake 按下面的方式来理解：

Xmake ≈ Make/Ninja + CMake/Meson + Vcpkg/Conan + distcc + ccache/sccache
Xmake v2.7.6 发布，新增 Verilog 和 C++ Modules 分发支持

新特性介绍

Verilog 仿真程序支持

iVerilog 仿真器

通过 add_requires("iverilog") 配置，我们能够自动拉取 iverilog 工具链包，然后使用 set_toolchains("@iverilog") 自动绑定工具链来编译工程。

add_requires("iverilog")
target("hello")
    add_rules("iverilog.binary")
    set_toolchains("@iverilog")
    add_files("src/*.v")
设置抽象配置
add_requires("iverilog")
target("hello")
    add_rules("iverilog.binary")
    set_toolchains("@iverilog")
    add_files("src/*.v")
    add_defines("TEST")
    add_includedirs("inc")
    set_languages("v1800-2009")

我们可以通过 set_languages("v1800-2009") 来设置切换 Verilog 的语言标准。

目前支持的一些取值和映射关系如下：

["v1364-1995"] = "-g1995"
["v1364-2001"] = "-g2001"
["v1364-2005"] = "-g2005"
["v1800-2005"] = "-g2005-sv"
["v1800-2009"] = "-g2009"
["v1800-2012"] = "-g2012"
设置自定义 flags
add_requires("iverilog")
target("hello")
    add_rules("iverilog.binary")
    set_toolchains("@iverilog")
    add_files("src/*.v")
    add_values("iverilogs.flags", "-DTEST")
构建工程
$ xmake
checking for iverilog ... iverilog
checking for vvp ... vvp
[ 50%]: linking.iverilog hello.vvp
[100%]: build ok!
运行程序
$ xmake run
hello world!
LXT2 info: dumpfile hello.vcd opened for output.
src/main.v:6: $finish called at 0 (1s)

更多完整例子：iVerilog Examples

Verilator 仿真器

通过 add_requires("verilator") 配置，我们能够自动拉取 verilator 工具链包，然后使用 set_toolchains("@verilator") 自动绑定到工具链来编译工程。

add_requires("verilator")
target("hello")
    add_rules("verilator.binary")
    set_toolchains("@verilator")
    add_files("src/*.v")
    add_files("src/*.cpp")

verilator 工程，我们需要一个额外的 sim_main.cpp 文件参与编译，作为程序的入口代码。

#include "hello.h"
#include "verilated.h"

int main(int argc, char** argv) {
    VerilatedContext* contextp = new VerilatedContext;
    contextp->commandArgs(argc, argv);
    hello* top = new hello{contextp};
    while (!contextp->gotFinish()) { top->eval(); }
    delete top;
    delete contextp;
    return 0;
}
设置抽象配置
add_requires("verilator")
target("hello")
    add_rules("verilator.binary")
    set_toolchains("@verilator")
    add_files("src/*.v")
    add_defines("TEST")
    add_includedirs("inc")
    set_languages("v1800-2009")

我们可以通过 set_languages("v1800-2009") 来设置切换 Verilog 的语言标准。

目前支持的一些取值和映射关系如下：

-- Verilog
["v1364-1995"] = "+1364-1995ext+v",
["v1364-2001"] = "+1364-2001ext+v",
["v1364-2005"] = "+1364-2005ext+v",
-- SystemVerilog
["v1800-2005"] = "+1800-2005ext+v",
["v1800-2009"] = "+1800-2009ext+v",
["v1800-2012"] = "+1800-2012ext+v",
["v1800-2017"] = "+1800-2017ext+v",
设置自定义 flags
add_requires("verilator")
target("hello")
    add_rules("verilator.binary")
    set_toolchains("@verilator")
    add_files("src/*.v")
    add_files("src/*.cpp")
    add_values("verilator.flags", "--trace", "--timing")
构建工程
$ xmake
[  0%]: compiling.verilog src/main.v
[ 15%]: cache compiling.release /Users/ruki/.xmake/packages/v/verilator/2023.1.10/cd2268409c1d44799288c7759b3cbd56/share/verilator/include/verilated.cpp
[ 15%]: cache compiling.release build/.gens/hello/macosx/x86_64/release/rules/verilator/hello___024root__Slow.cpp
[ 15%]: cache compiling.release build/.gens/hello/macosx/x86_64/release/rules/verilator/hello___024root__DepSet_h9053a130__0__Slow.cpp
[ 15%]: cache compiling.release build/.gens/hello/macosx/x86_64/release/rules/verilator/hello.cpp
[ 15%]: cache compiling.release /Users/ruki/.xmake/packages/v/verilator/2023.1.10/cd2268409c1d44799288c7759b3cbd56/share/verilator/include/verilated_threads.cpp
[ 15%]: cache compiling.release build/.gens/hello/macosx/x86_64/release/rules/verilator/hello__Syms.cpp
[ 15%]: cache compiling.release build/.gens/hello/macosx/x86_64/release/rules/verilator/hello___024root__DepSet_h07139e86__0.cpp
[ 15%]: cache compiling.release src/sim_main.cpp
[ 15%]: cache compiling.release build/.gens/hello/macosx/x86_64/release/rules/verilator/hello___024root__DepSet_h9053a130__0.cpp
[ 84%]: linking.release hello
[100%]: build ok!
运行程序
$ xmake run
ruki-2:hello ruki$ xmake run
hello world!
- src/main.v:4: Verilog $finish

更多完整例子：Verilator

支持 C++ Module 分发

非常感谢 Arthapz 在新版本中继续帮忙改进了 xmake 对 C++ Modules 的支持。

现在，我们可以将 C++ Modules 做成包进行分发，然后在其他项目中进行快速集成和复用。

它是基于 p2473r1 中对模块分发的设计草案做的一个原型实现。

制作分发 C++ Modules 包

我们先使用 xmake.lua 维护模块的构建，并通过指定 {install = true}，来告诉 xmake 哪些模块文件需要安装对外分发。

add_rules("mode.release", "mode.debug")
set_languages("c++20")

target("foo")
    set_kind("static")
    add_files("*.cpp")
    add_files("*.mpp", { install = true })

然后，我们把它做成包，可以提交到 xmake-repo 仓库，当然也可以直接做成本地包，或者私有仓库包。

这里，为了方便测试验证，我们仅仅通过 set_sourcedir 将它做成本地包。

package("foo")
    set_sourcedir(path.join(os.scriptdir(), "src"))
    on_install(function(package)
        import("package.tools.xmake").install(package, {})
    end)

集成 C++ Modules 包

然后，我们通过 add_requires("foo") 的包集成接口，对 C++ Modules 包进行快速集成使用。

由于 foo 的模块包，我们放在私有仓库中定义，所以我们通过 add_repositories("my-repo my-repo") 引入自己的包仓库。

如果，包已经提交到 xmake-repo 官方仓库，就不需要额外配置它。

add_rules("mode.release", "mode.debug")
set_languages("c++20")

add_repositories("my-repo my-repo")
add_requires("foo", "bar")

target("packages")
    set_kind("binary")
    add_files("src/*.cpp")
    add_packages("foo", "bar")
    set_policy("build.c++.modules", true)

集成好包后，我们就可以执行 xmake 命令，一键下载、编译、集成 C++ Modules 包来使用。

$ xmake
checking for platform ... linux
checking for architecture ... x86_64
note: install or modify (m) these packages (pass -y to skip confirm)?
in my-repo:
  -> foo latest
  -> bar latest
please input: y (y/n/m)

  => install bar latest .. ok
  => install foo latest .. ok
[  0%]: generating.module.deps src/main.cpp
[  0%]: generating.module.deps /mnt/xmake/tests/projects/c++/modules/packages/build/.packages/b/bar/latest/4e0143c97b65425b855ad5fd03038b6a/modules/bar/bar.mpp
[  0%]: generating.module.deps /mnt/xmake/tests/projects/c++/modules/packages/build/.packages/f/foo/latest/4e0143c97b65425b855ad5fd03038b6a/modules/foo/foo.mpp
[ 14%]: compiling.module.release bar
[ 14%]: compiling.module.release foo
[ 57%]: compiling.release src/main.cpp
[ 71%]: linking.release packages
[100%]: build ok!

注：每个包安装后，会在包路径下，存储维护模块的 meta-info 文件，这是 p2473r1.pdf 中约定的一种格式规范，也许它不是最终的标准，但这并不影响我们现在去使用模块的分发。

$ cat ./build/.packages/f/foo/latest/4e0143c97b65425b855ad5fd03038b6a/modules/foo/foo.mpp.meta-info
{"_VENDOR_extension":{"xmake":{"name":"foo","file":"foo.mpp"}},"definitions":{},"include_paths":{}}

完整的例子工程见：C++ Modules 包分发例子工程

支持 C++23 Std Modules

Arthapz 也帮忙改进了对 C++23 Std Modules 的支持。

目前三个编译器对它的支持进展：

Msvc

最新 Visual Studio 17.5 preview 已经支持，并且非标准的 ifc std modules 将被废弃。

对于标准的 C++23 std modules，我们是这么引入的。

import std;

而对于 ifc std modules，我们需要这么写：

import std.core;

它不是 C++23 标准，仅仅 msvc 提供，对其他编译器并不兼容，以后新版本 msvc 中也会逐步废弃。
因此新版本 Xmake 将仅仅 C++23 std modules，不再支持废弃的 ifc std modules。

Clang

目前最新的 clang 似乎也还没完全支持 C++23 std modules，当前还是 draft patch 状态，#D135507。

但是，Xmake 也对它进行了支持，如果大家想要尝鲜，可以自行合入这个 patch，然后使用 xmake 来测试。

另外，低版本的 clang 也有对非标准的 std modules 做了实验性支持。

我们还是可以在低版本 clang 中尝试性使用 xmake 来构建 std modules，尽管它可能还只是个玩具（会遇到很多问题）。

相关讨论见：#3255

Gcc

目前还不支持。

Xrepo 自动补全支持

之前，我们仅仅支持 xmake 命令的不全，新版本中，我们还支持了 xrepo install 命令的不全，
可以自动搜索 xmake-repo 仓库的包，来不全我们的安装命令。

非常感谢 @glcraft 的贡献。

$ xrepo install libp
libpaper          libpfm            libpng            libpqxx           libpthread-stubs
libpcap           libplist          libpq             libpsl

更新内容

新特性

  • #3228: C++ modules 的安装发布，以及从包中导入 C++ modules 支持
  • #3257: 增加对 iverilog 和 verilator 的支持
  • 支持 xp 和 vc6.0
  • #3214: xrepo install 的自动补全支持

改进

  • #3255: 改进 clang libc++ 模块支持
  • 支持使用 mingw 编译 xmake
  • 改进 xmake 在 win xp 上的兼容性
  • 如果外部依赖被启用，切换 json 模块到纯 lua 实现，移除对 lua-cjson 的依赖

Bugs 修复

  • #3229: 修复 vs2015 下找不到 rc.exe 问题
  • #3271: 修复支持带有空格的宏定义
  • #3273: 修复 nim 链接错误
  • #3286: 修复 compile_commands 对 clangd 的支持
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