学习使用meson+ninja构建C语言工程(含单元测试)

背景知识

Meson

是一个高效、易用且跨平台的构建系统，主要用于描述和管理项目的构建过程。Meson 使用简洁的配置语言来定义项目的构建规则，并生成 Ninja 构建文件以实际执行构建任务。

Ninja 

是一个轻量级的构建工具，专注于快速并行构建。它通过构建任务的依赖关系图，实现高效的并行构建，从而加速项目的构建过程。

CMocka

则是一个适用于 C 语言的单元测试框架，用于编写和执行单元测试，验证代码的正确性。

将 Meson、Ninja 和 CMocka 结合使用，可以创建一个高效的构建和测试环境，有助于开发人员在 C 语言项目中实现自动化构建和单元测试。

以下是使用 Meson、Ninja 和 CMocka 的一般工作流程：

• 在 Meson 中配置项目：使用 Meson 的简洁配置语言描述项目的构建过程，包括编译选项、依赖项等。在 Meson 配置中，可以指定 CMocka 作为项目的单元测试框架。
• 生成 Ninja 构建文件：运行 Meson 配置，生成 Ninja 构建系统所需的构建文件。
• 编写单元测试：使用 CMocka 编写针对 C 代码的单元测试，包括设置测试用例、断言等。
• 执行单元测试：通过 Ninja 构建系统执行单元测试，验证代码的正确性。通常可以在构建过程中集成单元测试的运行。
• 查看测试报告：查看单元测试的结果和报告，检查测试用例的覆盖率和执行情况。

通过结合 Meson、Ninja 和 CMocka，开发人员可以实现高效的构建和测试流程，帮助确保代码的质量和稳定性。这种组合提供了一种简单且强大的方式来管理 C 语言项目的构建和单元测试。

具体来说：项目开发中一般将 Meson 和 Ninja 配合使用，Meson 负责构建项目依赖关系，Ninja 负责编译代码。meson和make一样，需要写描述文件告诉meson要构建什么，这个描述文件
就是meson.build，meson根据meson.build中的定义生成具体的构建定义文件build.ninja，
ninja根据build.ninja完成具体构建。

实验环境

• 系统版本使用Ubuntu22.04，自带python3.10
• 安装cmocka和pkg-config

admin@pc:~$ sudo apt-get install libcmocka-dev pkg-config -y

admin@pc:~/my_project$ dpkg -l libcmocka-dev | grep libc
ii  libcmocka-dev:amd64 1.1.5-2      amd64        development files for the CMocka unit testing framework
admin@pc:~/my_project$ 
admin@pc:~/my_project$ dpkg -l pkg-config | grep pkg-config
ii  pkg-config     0.29.2-1ubun

• 安装meson和ninja

admin@pc:~$ pip3 install meson ninja

admin@pc:~$ pip3 freeze | grep meson
meson==1.5.1
admin@pc:~$ pip3 freeze | grep ninja
ninja==1.11.1.1
admin@pc:~$ 

项目构建

• 项目的目录结构如下

admin@pc:~$ tree my_project/
my_project/
├── include
│   └── mylib.h
├── meson.build
├── src
│   ├── main.c
│   ├── meson.build
│   └── mylib.c
└── test
    ├── meson.build
    └── test_mylib.c

3 directories, 7 files
admin@pc:~$ 

源码分析

根目录

• 包含meson.build文件和三个目录include/src/main
• meson.build的源码如下:

admin@pc:~/my_project$ cat meson.build 
project('my_project', 'c')

# 指定头文件目录
inc = include_directories('include')

subdir('src')
subdir('test')
admin@pc:~/my_project$ 

• project()指定项目名称和编程语言的类型
• 创建一个变量inc，通过include_directories()命令用于引入头文件路径
• subdir()命令将下级目录的meson.build文件包含进来，类似于CMake的add_subdirectory()

include目录

• 放置头文件,声明函数

admin@pc:~/my_project$ cat include/mylib.h 
#ifndef MYLIB_H
#define MYLIB_H

void greet(void);
int add(int a, int b);

#endif // MYLIB_H
admin@pc:~/my_project$ 

src目录

• 源码文件内容如下:

admin@pc:~/my_project$ cat src/mylib.c 
#include <stdio.h>
#include "mylib.h"

void greet(void) {
    printf("Hello from mylib!\n");
}

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
admin@pc:~/my_project$ 
admin@pc:~/my_project$ cat src/main.c 
#include "mylib.h"

int main() {
    greet();
    return 0;
}
admin@pc:~/my_project$ 

• meson.build文件如下

admin@pc:~/my_project$ cat src/meson.build 
# 编译库
libmylib = static_library('mylib', 'mylib.c', include_directories: inc)

# 编译可执行文件并链接库
executable('my_project', 'main.c', link_with: libmylib, include_directories: inc)
admin@pc:~/my_project$ 

• static_library()指定静态库文件的文件名和入口源文件
• 'inc’在上一层meson.build已经定于
• executable()创建可执行文件，'my_project’是最终可执行文件的名字，'main.c’是源文件，link_with指定lib库

test目录

• 源码文件内容如下,故意构造了success的测试用例和fail测试用例:

admin@pc:~/my_project$ cat test/test_mylib.c 
#include <stdarg.h>
#include <stddef.h>
#include <setjmp.h>
#include <cmocka.h>
#include "mylib.h"

static void test_add_success(void **state) {
    assert_int_equal(add(2, 3), 5);
    assert_int_equal(add(-1, 1), 0);
}

static void test_add_fail(void **state) {
    assert_int_equal(add(2, 2), 5);
}

int main(void) {
    const struct CMUnitTest tests[] = {
        cmocka_unit_test(test_add_success),
        cmocka_unit_test(test_add_fail),
    };
    return cmocka_run_group_tests(tests, NULL, NULL);
}
admin@pc:~/my_project$ 

• meson.build文件如下

admin@pc:~/my_project$ cat test/meson.build 
# 依赖 CMocka
cmocka_dep = dependency('cmocka', required: true)

# 编译测试可执行文件
test_executable = executable('test_mylib', 'test_mylib.c',
                             dependencies: [cmocka_dep],
                             include_directories: inc,
                             link_with: libmylib)

# 添加测试
test('mylib tests', test_executable)
admin@pc:~/my_project$ 

编译和执行

• 构建

admin@pc:~/my_project$ meson setup builddir

• 编译

admin@pc:~/my_project$ meson compile -C builddir/

• 编出了两个可执行文件,都在builddir目录下

admin@pc:~/my_project$ find ./ -name my_project
./builddir/src/my_project
admin@pc:~/my_project$ 
admin@pc:~/my_project$ 
admin@pc:~/my_project$ find ./ -name test_mylib
./builddir/test/test_mylib
admin@pc:~/my_project$ 

• 分别执行

admin@pc:~/my_project$ ./builddir/src/my_project
Hello from mylib!
admin@pc:~/my_project$ 
admin@pc:~/my_project$ 
admin@pc:~/my_project$ ./builddir/test/test_mylib
[==========] Running 2 test(s).
[ RUN      ] test_add_success
[       OK ] test_add_success
[ RUN      ] test_add_fail
[  ERROR   ] --- 0x4 != 0x5
[   LINE   ] --- ../test/test_mylib.c:13: error: Failure!
[  FAILED  ] test_add_fail
[==========] 2 test(s) run.
[  PASSED  ] 1 test(s).
[  FAILED  ] 1 test(s), listed below:
[  FAILED  ] test_add_fail

 1 FAILED TEST(S)
admin@pc:~/my_project$ 

清理

• 只要删除了’builddir’目录，就清清静静了