有些C/C++項目開發(fā)周期極長。在處理此類項目過程中，構建開發(fā)環(huán)境就像施展魔法一樣：測試框架被巧妙集成在一起，CI/CD流程將開發(fā)者從繁瑣重復的工作中解脫出來。
作為程序員，在開發(fā)過程中，我只有一個簡單的愿望：在當前的開發(fā)環(huán)境中將C庫簡化為少數幾個文件。
在本文中，我們將介紹如何為C語言項目構建容器化開發(fā)環(huán)境，也將介紹如何使用CMake設置構建系統(tǒng)、使用Unity設置測試環(huán)境以及如何在CI流水線中構建容器化環(huán)境。
一、現代化開發(fā)環(huán)境
接下來，我們將展示如何為C項目構建完整的、容器化的開發(fā)環(huán)境：
- 創(chuàng)建Docker鏡像作為vscode的開發(fā)容器；
- 基于最小化的Dummy庫，在容器中設置構建庫的工具；
- 設置靜態(tài)代碼分析器clang-tidy檢查代碼是否有常見錯誤；
- clang-format維持代碼庫的格式保持正常和整潔；
- 設置Unity，通過在主機上執(zhí)行Ceedling測試虛擬函數；
- 最后，我們將設置GitHub工作流，使用本地Docker鏡像執(zhí)行、構建和測試項目。
在本文中，我將使用Docker命令行接口。如果你不明白為什么需要某些參數，建議參考在線文檔。你也可以直接打開GitHub上的示例項目。
二、在Docker中運行程序
有時，使用嵌入式系統(tǒng)或C/C++需要安裝大量專用工具或編譯器。如果你正在同時處理不同的項目，版本之間很容易發(fā)生沖突。因此，我更傾向于在Docker容器中運行所有程序。
你可以使用Dockerfiles，這能避免在本地安裝工具，任何人都能通過預構建鏡像或本地鏡像加入項目。
1.為什么是Docker?存在哪些陷阱？
如果你是Docker新手，需注意以下幾點：
- Dockerfiles不穩(wěn)定：昨天構建出的Dockerfile今天就可能無法使用，存在太多的外部依賴關系；
- Docker不是平臺獨立型的，例如Apple ARM；
- 某些Docker特性僅在Linux或專用Windows中獲得了支持；例如，并非所有平臺都支持將USB設備安裝到Docker容器之中，這是自2016年以來的限制。
鑒于此，建議你不要將“賭注”都“押”在同一項技術上，并且你需要隨時做好切換的準備。
2.讓我們這樣做
讓我們從零開始，構建空存儲庫：
確保安裝Dockor并順利運行，在項目的根目錄中創(chuàng)建如下內容：builder.Dockerfile
這個Dockerifle指定了基本鏡像并安裝了一些包，便于在后續(xù)步驟中使用。我不會詳細介紹每一個軟件包：在創(chuàng)建鏡像時，你很快就能注意到缺少了什么，可以擴展軟件包列表，重要的是以下幾點：
- 對于基本圖像，我強烈建議使用特定標簽。apt包在基本鏡像之間變化很大，選擇標記可以為你節(jié)省更多時間；
- 我傾向于在鏡像開發(fā)過程中使用特定平臺 ，這一點對后續(xù)開發(fā)步驟的順利進行很重要。
如果不使用vscode，也可以指定不同的鏡像。在本文中，我們將使用vscode，也將堅持使用Dev容器所支持的鏡像。
鏡像是用如下的命令構建出來的，執(zhí)行起來可能需要一點時間：
3.詳細命令行調用的快捷方式
Docker命令非常冗長，因此，我通常將常用命令放在makefile項目根目錄中。假設安裝make后可進行如下操作：
現在，執(zhí)行如下操作重建鏡像：
讓我們從圖像中旋轉容器并進行測試：
當使用apt時，已安裝的工具版本取決于基礎鏡像，也取決于包注冊表。如果需要安裝特定的版本，可以通過執(zhí)行自定義的RUN命令。
三、Visual Studio代碼開發(fā)容器
沒有在本地安裝所有工具的缺點是：你選擇的IDE無法利用這些工具，例如，當使用vscode時，如果沒有安裝編譯器，你將無法正確設置智能提示或任何其它的輔助程序。
vscode允許你在開發(fā)容器中運行編輯器。這也是我們選擇將mcr.microsoft.com/vscode/devcontainers/base當作基礎圖像的原因：我們可以在容器中鏈接到vscode，因此所有工具都將被安裝在Docker鏡像中。
值得注意的是，vscode實例與本地vscode安裝不匹配，與遠程實例非常相似。
通過創(chuàng)建.devcontainer/devcontainer.json文件，我們可以讓vscode使用新構建的圖像作為開發(fā)容器，還可以在vscode實例中安裝3個擴展，通過使用 customizations.extensions字段中的devcontainer.json配置文件：
如果你從現在開始重新加載窗口或重新打開vscode，vscode應該會詢問你是否需要使用檢測到的開發(fā)容器。
需要一段時間為vscode設置你的容器、安裝擴展，并用vscode連接到Linux容器。
四、系統(tǒng)架構
我們將使用CMake構建單獨的.c和.h對。
CMakeLists.txt簡單定義了名為“Dummy”的庫，并將相應的文件添加到庫中。
重要的是：這已在開發(fā)容器和vscode中被構建出來了!在你的遠程實例中打開集成終端并執(zhí)行CMake，如下所示：
五、安裝clang工具：格式化和靜態(tài)代碼分析
C和C++的靈活性也伴隨著大量“footguns”的出現；因此，我嘗試在項目中添加至少一個最小的靜態(tài)代碼分析任務，這有助于發(fā)現最明顯的錯誤。市面上有很多工具，但到目前為止，我個人更偏愛clang-tidy。
另外，在代碼庫上進行協(xié)作時，格式化器極好；當我們在安裝clang-tidy時，不妨繼續(xù)安裝clang-format。
你需要將兩個配置文件clang-format和.clang-tidy放置到項目根目錄中，以便任何IDE都能自動拾取它們：
六、添加單元測試框架
我們已經能夠構建并分析庫，還提供了格式化功能。在開發(fā)環(huán)境中，我們還需要一個單元測試框架。
在本文中，我選擇了Unity測試框架，通過Ceedling在主機上執(zhí)行。順便說一句，使用這個框架便于嵌入式系統(tǒng)在目標硬件上執(zhí)行任務。
1.安裝Unity和Ceedling
在構建者鏡像的第一步中，我們已經安裝了ruby，所以，安裝單元測試工具變得更加簡單：
重建鏡像后，我們就可以開始了!
2.配置Unity和運行單元測試
簡而言之，你需要在一個專門的unity_config.h文件中將配置開關設置為Unity并配置Ceedling與project.yml. Ceedling，為你生成所有的測試運行程序。
你需要做的就是添加你的測試文件，然后“告訴”Ceedling如何檢測它們：
然后，我們可以創(chuàng)建第一個單元測試tests/unittest/test/test_dummy.c：
七、結論
到這里，所有的工作就都完成了，包括庫的構建等，報告也可以使用了。神奇的是，所有這些操作都不會使計算機因工具而“堵塞”。
最后，值得一提的是：有了Docker桌面，你不僅可以輕松檢查圖像漏洞，還能檢查Dockerfile中的每一步：
現在，你已具備在GitHub上用CI設置容器化C/C++項目的所有技能。有了這項技能，你能輕松地在文檔中添加特定編譯器或清理設置CI時出現的所有錯誤。
