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Durante o post C/C++ Libs escrevi sobre usar bibliotecas no Linux e nunca imaginaria que teria novamente a dor de cabeça de ver o assunto quando fosse fazer o mesmo no Windows.

.lib (library)​

Basicamente idêntico ao .a do Linux, uma biblioteca estática (static library).

.dll (dynamic-link library)​

Seria o próximo do .so do Linux, servindo o mesmo propósito de uma biblioteca compartilhada (shared library) porém o Windows possui uma implementação própria deles (dynamic-link library).

A grande diferença que precisamos saber é que durante a criação de bibliotecas compartilhadas, três formatos de arquivos são criados: .dll, .lib e .exp (vamos ignorar este último).

Onde o arquivo .lib NÃO é o mesmo que o gerado durante a biblioteca estática! Porém ainda é necessário para a utilização da biblioteca compartilhada.

Project from Zero​

Seguiremos a mesma ideia do post no Linux. Apenas tendo o nosso código:

project/
└── src/
    ├── main.c
    └── ...

cl src\main.c

Agora com um header:

project/
├── include/
│   └── header.h
└── src/
    ├── main.c
    └── ...

cl src/main.c /Iinclude

.lib​

project/
├── include/
│   └── header.h
├── lib/
│   └── name.lib
└── src/
    ├── main.c
    └── ...

cl src/main.c /Iinclude lib/name.lib

.dll​

Dessa vez vamos separar em duas etapas: compilar o código para .obj e depois linkar (gerar o .exe), isso torna mais fácil adicionar explicações no meio.

project/
├── include/
│   └── header.h
├── lib/
│   └── name.lib
└── src/
│   ├── main.c
│   └── ...
└──  name.dll

Lembre que bibliotecas dinâmicas no Windows utilizam um arquivo .dll e um .lib (por isso temos os dois no projeto).
Windows busca os arquivos .dll na mesma pasta do executável, por isso ele não está na pasta lib.

cl src/main.c /c /Iinclude /Dexample

/c é justamente para pausar antes de linkar.
/Dexample é uma maneira de adicionar uma definição no início do código, equivalente a

#define example

Por que precisamos definir? Em bibliotecas do Windows, muitas vezes pode se encontrar código como o seguinte:

#if defined(EXPORT_DLL)
    #define LIB_API __declspec(dllexport)
#elif defined(IMPORT_DLL)
    #define LIB_API __declspec(dllimport)
#else
    #define LIB_API
#endif

Onde LIB_API é substituido por:

• __declspec(dllexport) quando criando uma biblioteca dinânmica
• __declspec(dllimport) quando importando uma biblioteca dinâmica
• nada quando é uma biblioteca estática

Não entendo bem do assunto então não pretendo entrar no assunto, mas é a maneira do windows lidar com bibliotecas dinâmicas.

Biblitoecas geralmente requerem que você passe essa definição para que ela adicione o contexto certo ao código durante a criação do objeto (para fazer name mangling corretamente?).

link /LIBPATH:lib name.lib main.obj

É durante a etapa de linkar que o arquivo .lib é finalmente utilizado!

Lembrando novamente que o executável vai buscar o .dll na pasta do executável, então bote ambos juntos.

Não bastava meu sofrimento com utilização de bibliotecas, agora tive mais dor de cabeça por elas virem do package manager (apt).

Meu sofrimento foi enquanto tentava usar a biblioteca GTK em C.

Installing​

Duas opções:

• Instalar o pacote pronto da minha distribuição
• Baixar e compilar o código fonte

Como eu ainda tenho algum amor por mim mesmo, fui pela primeira opção:

$ sudo apt install libgtk-4-1 libgtk-4-dev

E podemos descobrir os arquivos que estes pacotes trouxeram com:

$ dpkg -L libgtk-4-1 libgtk-4-dev

O que nos mostra que o pacote responsável por desenvolvimento (libgtk-4-dev) trouxe muitos headers files e uma biblioteca compartilhada (/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libgtk-4.so).

Code​

Qual será o grande código utilizado durante este post???

#include <gtk/gtk.h>

int main() { return 0; }

Exatamente! Estou cagando para o código, apenas quero acessar a biblioteca!

¿Donde esta la biblioteca?

Includes​

Talvez seja meio óbvio mas o código não vai ser executado com um simples

$ clang -o my_project main.c

Pois o compilador não irá encontrar a biblioteca.

$ clang -o my_project main.c
main.c:1:10: fatal error: 'gtk/gtk.h' file not found
#include <gtk/gtk.h>
         ^~~~~~~~~~~
1 error generated.

Existe duas maneiras de adicionar headers ao seu código:

• #include "biblioteca.h"
  • Dentro do seu diretório atual, busque o arquivo biblioteca.h.
• #include <biblioteca.h>
  • Dentro dos diretório padrões, busque o arquivo biblioteca.h.

Qual o diretório padrão para bibliotecas? /usr/include

Lembra quando vimos a lista dos arquivos que o pacote trouxe? Muitos headers foram justamente para o diretório padrão.

...
/usr/include/gtk-4.0/gtk/gtkshortcutmanager.h
/usr/include/gtk-4.0/gtk/gtkshortcutsgroup.h
/usr/include/gtk-4.0/gtk/gtkshortcutssection.h
/usr/include/gtk-4.0/gtk/gtkshortcutsshortcut.h
/usr/include/gtk-4.0/gtk/gtkshortcutswindow.h
...

Perfeito então, podemos alterar nosso código para usar #include <gtk-4.0/gtk/gtk.h>

#include <gtk-4.0/gtk/gtk.h>

int main() { return 0; }

E vai dar tudo cert.... ei...

$ clang -o my_project main.c
In file included from main.c:1:
/usr/include/gtk-4.0/gtk/gtk.h:29:10: fatal error: 'gtk/css/gtkcss.h' file not found
#include <gtk/css/gtkcss.h>
         ^~~~~~~~~~~~~~~~~~
1 error generated.

Nope!

Packages​

Está é a organização do desenvolvedor da biblioteca:

project/
├── gdk
├── gsk
├── gtk
└── unix-print

Para eles realmente é #include <gtk/gtk.h> por isso outras partes do código deles utiliza assim!
E não é como se eles fossem ficar alterando em todos os arquivos do projeto para referênciar o caminho com versão mais recente do projeto.

Queremos é dizer ao compilador os diretórios a procurar os arquivos...
Pera, nós já fizemos isso no post anterior, usando a flag -I.

#include <gtk/gtk.h>

int main() { return 0; }

Agora basta executar utilizando a flag e sucess... ei...

$ clang -o my_project main.c -I/usr/include/gtk-4.0
In file included from main.c:1:
In file included from /usr/include/gtk-4.0/gtk/gtk.h:29:
/usr/include/gtk-4.0/gtk/css/gtkcss.h:29:10: fatal error: 'glib.h' file not found
#include <glib.h>
         ^~~~~~~~
1 error generated.

Você esqueceu que está biblioteca pode usar outras bibliotecas e precisamos adicionar o diretório delas também!

Dependecies​

Existe um programa justamente para ajudar a descobrir as depêndencias de um módulo.

$ pkg-config --cflags gtk4
-I/usr/include/gtk-4.0 -I/usr/include/pango-1.0 -I/usr/include/glib-2.0 -I/usr/lib/x86_64-linux-gnu/glib-2.0/include -I/usr/include/harfbuzz -I/usr/include/freetype2 -I/usr/include/libpng16 -I/usr/include/libmount -I/usr/include/blkid -I/usr/include/fribidi -I/usr/include/cairo -I/usr/include/pixman-1 -I/usr/include/gdk-pixbuf-2.0 -I/usr/include/x86_64-linux-gnu -I/usr/include/graphene-1.0 -I/usr/lib/x86_64-linux-gnu/graphene-1.0/include -mfpmath=sse -msse -msse2 -pthread

$ pkg-config --libs gtk4
-lgtk-4 -lpangocairo-1.0 -lpango-1.0 -lharfbuzz -lgdk_pixbuf-2.0 -lcairo-gobject -lcairo -lgraphene-1.0 -lgio-2.0 -lgobject-2.0 -lglib-2.0

Mas como se descobre qual o nome do módulo da minha biblioteca? Não sei, se você souber, me conte!

Graças a este programa podemos gerar facilmente as flags e finalmente executar o código!

$ clang `pkg-config --cflags gtk4` -o my_project main.c `pkg-config --libs gtk4`

Language Server​

Sabe aquela ferramenta responsável por completar o código, avisar de errors, te levar à definições...
Bem, ela está reclamando e não queremos deixar ela assim né?.

#include <gtk/gtk.h> // 'gtk/gtk.h' file not found

int main() { return 0; }

Estamos passando diversas informações para nosso compilador (clang) sobre diretórios para utilizar mas não estamos passando nada para o language server (clangd). Podemos fazer um teste rápido para ver o que clangd acha do nosso arquivo com:

$ clangd --check=main.c
...
E[01:35:13.895] [pp_file_not_found] Line 1: 'gtk/gtk.h' file not found
...

Project Dependencies​

Poderiamos pesquisar e descobrir os argumentos a se passar ao clangd mas isso é algo que varia de projeto a projeto e última coisa que queremos é ficar configurando no Visual Studio os argumentos para cada projeto.

Por isso que clangd por padrão sempre procura configurações do projeto em certos arquivos do projeto como compile_commands.json! Poderiamos escrever este arquivo na mão... mas não queremos então vamos utilizar um programinha amigo chamado bear!

Ele recebe o comando que você está utilizando para criar o executável e cria o compile_commands.json:

$ sudo apt install bear
$ bear -- clang `pkg-config --cflags gtk4` -o my_project main.c `pkg-config --libs gtk4`

Pronto, conseguimos o arquivo de configuração para o clangd.

my_project/
├── compile_commands.json
├── main.c
└── my_project

Basta dar um tempo (ou reniciar o editor de texto) e seu language server deve perceber que está tudo certo!

Fim!
Código funciona!
Language server funciona!
Você está pronto para desenvolver com GTK!
Não se sente uma nova pessoa com todo esse conhecimento?

Bem, você não é a primeira pessoa a achar tudo isso desnecessariamente complicado para começar a programar... Outras pessoas criaram ferramentas para ajudar nisso!

Então continue lendo se quiser jogar tudo que viu até aqui no lixo e descobrir uma maneira mais fácil!

Meson!​

GTK adora falar do Meson e como já estou sofrendo mesmo... Por que não parar pra ver?
Instalando!

$ sudo apt install meson ninja-build

Claro que se vamos testar outra ferramenta, precisamos testar do zero! Apenas com o nosso querido arquivo main.c:

my_project/
└── main.c

Setuping​

$ meson init

Isso cria o arquivo de configuração chamado meson.build, nele tem diversas informações mais sofisticadas sobre o projeto:

project('my_project', 'c',
  version : '0.1',
  default_options : ['warning_level=3'])

executable('my_project',
           'main.c',
           install : true)

Viu?
Ele não é apenas "estou rodando um código".
Ele é "estou criando um ⭐projeto⭐".

Como ele é um projeto sério, ele vai guardar todas as informações dele em um pasta separada para não sujar o seu projeto ❤️!

Então diga para ele onde botar os arquivos dele (eu escolhi builddir):

$ meson setup builddir

Seu projeto deve acabar com a estrutura:

my_project/
├── builddir/
├── main.c
└── meson.build

Project Dependencies​

Sim! Em toda ferramenta é necessário que você a biblioteca que quer usar!
Você não quer que ela ande por todos os diretórios do seu computador procurando a sua biblioteca, né?
Imagina se pega a errada por acidente!

Fazemos isso pelo meson.build!

project('my_project', 'c',
  version : '0.1',
  default_options : ['warning_level=3'])

executable('my_project',
           'main.c',
           install : true,
           dependencies: dependency('gtk4'))

executable('my_project',
           'main.c',
           install : true,
           dependencies: [dependency('gtk4')])

Compiling​

Pronto! Você está pronto para ter seu projeto compilado sem erro! _{Talvez warnings coff coff...}

Entre no diretório de configuração do Meson (no meu caso builddir) e execute o comando de compilação:

$ cd builddir
$ meson compile

$ meson compile -C builddir

"clangd está reclamando novamente de 'gtk/gtk.h' file not found!"
Não se desespere pois se você olhar os arquivos criados após compilação, um deles é bem útil.

my_project/
├── builddir/
│   ├── ...
│   ├── compile_commands.json
│   └── my_project
├── main.c
└── meson.build

Olha lá arquivo que o clangd quer!
E o seu executável mas isso era de se esperar...

Copie ele para a raiz do seu projeto e pronto, seu clangd deve parar de chorar erro!

my_project/
├── builddir/
│   ├── ...
│   ├── compile_commands.json
│   └── my_project
├── compile_commands.json
├── main.c
└── meson.build

Conclusion​

Meson possui uma etapa de configuração, mas tirando isso os comandos depois ficam bem mais sensatos!

Compilando com clang e atualizando compile_commands.json:

$ clang `pkg-config --cflags gtk4` -o my_project main.c `pkg-config --libs gtk4`
$ bear -- clang `pkg-config --cflags gtk4` -o my_project main.c `pkg-config --libs gtk4`

Compilando com meson e atualizando compile_commands.json:

$ meson compile
$ cp compile_commands.json ../compile_commands.json

Se eu descobrir uma maneira de após compilação já copiar o arquivo compile_commands.json, tudo vai ficar perfeito!

References​

• https://docs.gtk.org/gtk4/compiling.html
• https://linuxcommand.org/lc3_lts0040.php
• https://github.com/rizsotto/Bear
• https://mesonbuild.com/Tutorial.html

• Durante a faculdade eu aprendi C

  • Abri Visual Studio
  • Escrevi código em C
  • Executei

• Recentemente eu usei C++ no projeto Godot

  • Segui instrução do Godot para configurar o VSCode
  • Escrevi código em C++
  • Executei

Em ambos os casos eu nunca aprendi direito sobre bibliotecas... Notei claramente quando segui as instruções de projeto para Build from Source e não sabia mais o que fazer com os arquivos .a e .so gerados.

Eu sabia que poderia compilar C/C++ com GCC ou Clang, mas meu conhecimento se resumia a compilar projetos 100% meus.

gcc main.c -o main

Bem, vamos entender cada um dois formatos primeiro.

.a (archive)​

Se trata de uma biblioteca estática (static library), ou seja, podemos ver como um conjunto de funções/variáveis que seram anexadas ao seu executável durante a etapa de compilação (na etapa do linker).

Ótimo quando você quer que seu programa tenha toda a lógica.

.so (shared object)​

Se trata de uma biblioteca compartilhada (shared library), ou seja, podemos ver como um executável que será utilizado por qualquer programa que precise dele (ainda é preciso avisar ao linker da existencia da biblioteca).

Ótimo pois ocupa menos espaço do computador da pessoa com a mesma lógica.

GCC 4 Steps​

Eu já mencionei linker duas vezes, para entender o que ele é precisamos olhar para cada etapa do GCC.

Um resumo seria:

• Preprocessor
  • Responsável por fazer pré processamentos, o mais popular é a substituição de #include pelo código dentro dos headers (.h).
  • A saída dessa etapa é conhecida como translation unit (ainda é código C).
• Compiler
  • Responsável por converter o código C para código assembly.
• Assembler
  • Responsável por converter o código assembly para um object code, ele é formado de código de máquina (código especifico para rodar naquela máquina) e "referências" a serem encontradas.
    • Por exemplo, você pode referênciar a função void do_it() mas ela não estar neste arquivo .c.
• Linker
  • Responsável por encontrar as referências de um arquivo e linkar elas, a saída é justamente o executável final.

Project from Zero​

Começamos com uma estrutura bem vazia de projeto:

project/
└── src/
    ├── main.c
    └── ...

Apens possuimos código nosso, então tudo que precisamos fazer para criar o executável é

gcc src/main.c -o main

Algum momento do nosso projeto decidimos usar bibliotecas de terceiro e não queremos misturar ela com o nosso código então resolvemos sempre separar os arquivos dela em outros diretórios.

O primeiro tipo de arquivo que bibliotecas trazem junto são os headers, utilizados justamente para o compilador conseguir determinar o que exatamente tem que buscar nas bibliotecas.

project/
├── include/
│   └── header.h
└── src/
    ├── main.c
    └── ...

Podemos adicionar um diretório onde se buscar headers com o argumento -I seguido pelo diretório (não é separado por espaço):

gcc src/main.c -o main -Iinclude

Agora podemos adicionar #include <header.h> sem o compilador reclamar que header.h não foi encontrado.

Se tentarmos chamar uma função que está no header.h ainda teremos erro pois não temos a função, apenas a assinatura dela. Nós precisamos do código da função, que pode estar em um .so ou .a.

.a​

Novamente não vamos querer misturar este arquivo com os do nosso projeto, então vamos deixar a biblioteca na pasta lib.

project/
├── include/
│   └── header.h
├── lib/
│   └── libname.a
└── src/
    ├── main.c
    └── ...

Podemos passar ao compilador diretório onde as nossas bibliotecas se encontram com o argumento -L seguido pelo diretório (não é separado por espaço):

gcc src/main.c -o main -Iinclude -Llib

Precisamos especificar as que desajamos usar e isso é feito com o argumento -l seguido pelo nome base da biblitoeca (não é separado por espaço):

gcc src/main.c -o main -Iinclude -Llib -lname

.so​

Segue basicamente a mesma lógica do .a, deixar a biblioteca no diretório lib.

project/
├── include/
│   └── header.h
├── lib/
│   └── libname.so
└── src/
    ├── main.c
    └── ...

Passar ao compilador diretório onde as nossas bibliotecas se encontram com o argumento -L seguido pelo diretório (não é separado por espaço):

gcc src/main.c -o main -Iinclude -Llib

No caso de bibliotecas compartilhadas este diretório pode possuir centenas de bibliotecas, então faz sentido você ter que especificar as que você quer usar. Novamente usamos o argumento -l seguido pelo nome base da biblitoeca (não é separado por espaço):

gcc src/main.c -o main -Iinclude -Llib -lname

Durante a execução do código o sistema operacional vai buscar a biblioteca em lugares predefinidos (linux busca em lugares como /usr/lib).

Mas se nossa biblioteca não for estar em um destes lugares predefinidos? Ainda é possível adicionar lugares onde se buscar durante a execução.

Podemos passar argumentos ao linker com -Wl seguido pelos argumentos que ele deve receber, no caso -Rlib (argumentos separados por virgula):

gcc src/main.c -o main -Iinclude -Llib -lname -Wl,-Rlib

Nosso executável agora vai sempre tentar buscar a biblioteca na pasta lib que estiver no mesmo diretório que ele.

References​

• https://en.wikipedia.org/wiki/GNU_Compiler_Collection#Design
• https://en.wikipedia.org/wiki/Preprocessor
• https://en.wikipedia.org/wiki/Linker_(computing)
• https://stackoverflow.com/questions/25160245/clang-linking-with-a-so-file
• https://stackoverflow.com/questions/31176747/how-to-use-a-library-with-headers-and-so-files
• https://stackoverflow.com/questions/480764/linux-error-while-loading-shared-libraries-cannot-open-shared-object-file-no-s
• https://www.youtube.com/watch?v=or1dAmUO8k0
• https://www.youtube.com/watch?v=pLy69V2F_8M
• https://www.youtube.com/watch?v=Wt4dxDNmDA8
• https://tree.nathanfriend.io/