面向軟件應(yīng)用國產(chǎn)化移植的“腳手架”構(gòu)建方法研究

李武松 鐘立俊 段國棟

（西南電子設(shè)備研究所，四川成都 610036）

1 概述

近年來，自主可控需求增強(qiáng)，軟件應(yīng)用國產(chǎn)化移植變得非常重要，然而不同平臺有不同的系統(tǒng)特性，Win32 應(yīng)用軟件移植到國產(chǎn)化平臺上，缺少較好的“腳手架”移植輔助工具[1]。本文以非嵌入式平臺銀河麒麟和嵌入式平臺DeltaOS 為例，研究Win32平臺基于Visual Studio 2010（以下簡稱“VS2010”）開發(fā)的C/C++程序國產(chǎn)化移植過程中“腳手架”的構(gòu)建方法，并結(jié)合實踐對比分析，提出“腳手架”的構(gòu)建有助于大大提升國產(chǎn)化移植效率。

2 銀河麒麟

銀河麒麟（Kylin）是由國防科技大學(xué)研制的一套具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的開源服務(wù)器操作系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用于軍工、政府、金融等眾多領(lǐng)域[2]。像其它Linux 操作系統(tǒng)移植一樣，軟件開發(fā)編譯需要編寫makefile，這對已經(jīng)習(xí)慣于Win32 操作系統(tǒng)可視化編程開發(fā)者而言，剛開始會非常不適應(yīng)，更何況各種各樣的配置。因此如果有一種方式能讓makefile 生成變得模板化、自動化，能夠解決首次接觸后臺國產(chǎn)化移植“暈頭轉(zhuǎn)向”的現(xiàn)實問題，將大大提高非嵌入式操作系統(tǒng)銀河麒麟的移植效率。

3 銀河麒麟“腳手架”構(gòu)建

3.1 構(gòu)建分析

銀河麒麟兼容Linux，故編譯器采用gcc、g++，我們對銀河麒麟移植過程中編寫的makefile 文件內(nèi)容進(jìn)行分析，對比發(fā)現(xiàn)不同項目工程makefile 的區(qū)別主要有三點[3]：

3.1.1 目標(biāo)文件不同

在Win32 中一個C/C++實現(xiàn)文件（即.cpp 文件）編譯后會生成一個目標(biāo)文件（即.obj 文件），同樣在銀河麒麟上，一個.cpp 文件編譯后對應(yīng)生成一個.o 文件，在makefile 中針對每一個.cpp文件都需要進(jìn)行顯性化的配置。

3.1.2 包含依賴不同

不同的項目包含不同路徑下的頭文件，包含目錄存在不同，同時不同的項目依賴不同路徑下的不同庫文件，依賴庫目錄和依賴庫不同。具體體現(xiàn)到makefile 中，包含目錄（-I）、依賴庫目錄（-L）、依賴庫（-l）的參數(shù)配置不同。

3.1.3 程序類型不同

項目生成不同類型的程序?qū)?yīng)的鏈接參數(shù)是不同的，生成可執(zhí)行程序沒有“-shared”參數(shù)，而生成動態(tài)庫或者靜態(tài)庫需要添加“-shared”參數(shù)，生成動態(tài)庫則還需要添加“-Wl”和“-rpath”參數(shù)。

3.2“腳手架”構(gòu)建

經(jīng)過對銀河麒麟移植makefile 分析，提取出共性內(nèi)容作為模板，通過程序代碼自動生成共性內(nèi)容，針對不同項目的差異點，以可視化人機(jī)交互的方式進(jìn)行配置，差異化生成個性部分，從而確保能生成完整內(nèi)容，MakefileTool 工具左側(cè)為配置區(qū)，針對上述目標(biāo)文件不同、包含依賴不同、程序類型不同情況，以人機(jī)交互的方式進(jìn)行配置，右側(cè)為預(yù)覽生成區(qū)，預(yù)覽或者編輯生成的makefile 內(nèi)容。

3.3“腳手架”實測

使用MakefileTool 工具移植程序包括以下步驟：

3.3.1 啟動MakefileTool 工具，下拉框選擇程序類型，文件瀏覽設(shè)置項目路徑，程序?qū)⒆詣幼x取并列出對應(yīng)路徑下所有.cpp文件。

3.3.2 在其他項中依次設(shè)置包含目錄、依賴庫目錄和依賴庫。

3.3.3 點擊生成按鈕，右側(cè)查看makefile 內(nèi)容預(yù)覽，點擊保存按鈕，在項目工程目錄下自動生成makefile 文件，上傳代碼和makefile 文件到銀河麒麟。

3.3.4 通過命令“cd”到項目工程所到目錄，執(zhí)行命令“make-f makefile_yhql debug”即可開啟移植編譯。

按照上述步驟，我們在銀河麒麟4.0.2 上分別對SFApplication（可執(zhí)行程序）、RedisClientUnix（靜態(tài)庫）、KDClass（動態(tài)庫）項目工程進(jìn)行了移植，生成makefile，分別按第7 步執(zhí)行，完成編譯后，移植生成在銀河麒麟上能運行的態(tài)勢服務(wù)程序，并測試運行成功。

3.4 使用總結(jié)

可以看出，使用銀河麒麟MakefileTool 工具，在可視化交互下能快速自動生成makefile，以實測三個項目工程為例，手動配置形成makefile 至少需要15 分鐘以上，而使用該工具最多5 分鐘即可完成配置，生成的makefile 不易出錯，且經(jīng)過實測能夠在銀河麒麟上順利進(jìn)行編譯移植。

4 DeltaOS

DeltaOS 是目前中國依靠自己的技術(shù)和力量自主開發(fā)的最成熟的全中文嵌入式實時操作系統(tǒng)[4]。DeltaOS 軟件開發(fā)在交叉編譯時可依托官方提供的集成開發(fā)環(huán)境LambdaTOOL[5]，然而從Win32 平臺基于VS2010 開發(fā)的Qt 項目移植到DeltaOS 時，要從零開始構(gòu)建項目解決方案，新建項目、配置屬性，特別費時費力。因此如果有一種方式能讓項目的構(gòu)建變得更加自動化、智能化，能夠解決“巧婦難為無米之炊”的現(xiàn)實問題，將有助于提高嵌入式操作系統(tǒng)DeltaOS 的移植效率。

5 DeltaOS“腳手架”構(gòu)建

5.1 構(gòu)建分析

QtCreator 是Qt 被Nokia 收購后推出的一款新的輕量級集成開發(fā)環(huán)境（IDE），包括項目生成向?qū)А++代碼編輯器、瀏覽文件、GDB 調(diào)試前端、qmake 構(gòu)建工具等[6]。作為一款輕量級的IDE，能與Visual Studio 項目工程文件實現(xiàn)無縫轉(zhuǎn)換，同時滿足Qt 跨平臺開發(fā)需求[7]。可以將要移植Visual Studio 項目一鍵轉(zhuǎn)換成QtCreator 能讀取的項目；進(jìn)一步，結(jié)合跨平臺開發(fā)需求，直接編譯出在DeltaOS 上能運行的程序文件，這樣就可省去配置環(huán)節(jié)，直接完成移植編譯，問題就聚焦到如何在QtCreator 上構(gòu)建出DeltaOS 的編譯環(huán)境。

5.2“腳手架”構(gòu)建

利用QtCreator3.5.0 的構(gòu)建和運行環(huán)境可配置功能，構(gòu)建DeltaOS 6 的編譯環(huán)境，步驟如下：

5.2.1 設(shè)定DeltaOS 下Qt 定制版本存于目錄“D:qt-4.8.3-dao”，DeltaOS 系統(tǒng)文件存于目錄“D:qt-deltaos”，安裝QtCreator工具，并添加環(huán)境變量。

5.2.2 啟動QtCreator，依次點擊【工具】-【選項】，彈出的頁面，點擊【構(gòu)建和運行】。

5.2.3 點擊【編譯器】Tab 頁，添加一個Custom 編譯器，命名為“DAO”，Compiler path 設(shè)置為“D:qt -deltaos...x86 -win32inc++pentium.exe”，Make path 設(shè)置為“D:qt-deltaos...make.exe”，ABI 選擇“x86 -vxworks -vxworks -elf -32bit”，Qt mkspecs 設(shè)置為“qws/vxworks-pentium4rtp-g++”。

5.2.4 點擊【Qt Versions】Tab 頁，添加一個Qt Versions 為“D:qt-4.8.3-daoinqmake.exe”。

5.2.5 點擊【構(gòu)建套件（Kit）】，添加一個構(gòu)建套件命名為“DAO”，編譯器選擇之前設(shè)置好的“DAO”，Qt 版本選擇之前添加的“Qt 4.8.3 (qt-4.8.3-dao)”。

5.2.6 上述設(shè)置好后，就可以新建或打開PRO 項目工程，選擇DAO 的構(gòu)建套件，編譯生成DeltaOS 上運行的移植程序。

5.3“腳手架”實測

利用DeltaOS“腳手架”QtCreator（DAO 構(gòu)建套件）上進(jìn)行程序移植主要包括以下三個步驟。

5.3.1 在Win32 上利用VS2010 打開項目解決方案，右鍵選擇要移植的項目，點擊【create basic .pro File】，生成pri 資源描述文件和pro 項目工程文件。

5.3.2 在Win32 上用QtCreator 打開上述轉(zhuǎn)換的pro 項目工程文件，設(shè)置項目構(gòu)建套件為“DAO”，右鍵選中項目，點擊【構(gòu)建】，在【編譯輸出】窗口中查看編譯結(jié)果。

5.3.3 編譯完成后，將程序拷貝到DeltaOS 操作系統(tǒng)目標(biāo)機(jī)上測試運行。

按照上述步驟，我們對“QFreqAssAnlyseUI”工程進(jìn)行了移植，第一步利用VS2010 轉(zhuǎn)換生成pri、pro 文件；第二步，用QtCreator 打開pro 文件，通過構(gòu)建工程開始移植編譯；第三步，完成移植編譯，生成“l(fā)ibQFreqAssAnlyseUI.so”移植庫，拷貝到DeltaOS 操作系統(tǒng)目標(biāo)機(jī)上測試調(diào)用運行成功。

5.4 使用總結(jié)

可以看出，使用DeltaOS“腳手架”QtCreator 工具，能一鍵自動將VS 工程轉(zhuǎn)換為Pro 工程，并基于成熟現(xiàn)有IDE 可視化完成編譯，以實測一個項目工程為例，手動配置形成工程文件至少需要5 分鐘以上，而使用該工具最多1 分鐘即可自動完成，生成的Pro 工程文件屬性齊全，且經(jīng)過實測完成編譯后能夠在DeltaOS 上順利運行。

結(jié)束語

綜上，我們從移植的痛難點分析入手，在“腳手架”的構(gòu)建和項目實測方面分別介紹了在銀河麒麟和DeltaOS 操作系統(tǒng)上的國產(chǎn)化移植“腳手架”應(yīng)用情況。以實際移植經(jīng)驗剖析了銀河麒麟makefile 配置復(fù)雜繁瑣和DeltaOS 上項目構(gòu)建費時費力的現(xiàn)狀問題，提出了通過現(xiàn)有技術(shù)利用的方式構(gòu)建銀河麒麟和DeltaOS 的移植“腳手架”的構(gòu)建方法，移植“腳手架”工具（（MakefileTool 和QtCreator）在實際項目中得到了充分可行驗證，構(gòu)建方法簡單、便捷，有助于大大提升國產(chǎn)化移植效率，值得推廣和使用。