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SConscript 脚本入门教程

news 2025/8/20 7:07:15

第一章：什么是 SCons 和 SConscript？

核心概念

SCons 是一个现代化的构建工具，用于自动化软件构建过程，类似于 Make 但功能更强大、语法更简洁。

  • SConstruct：是 SCons 的主配置文件，通常在项目根目录，相当于 Makefile
  • SConscript：是子配置文件，用于组织大型项目，可被 SConstruct 或其他 SConscript 包含
  • 构建过程：将源代码转换为可执行文件的过程（编译、链接等）

SCons 使用 Python 语法，因此如果你熟悉 Python，学习 SCons 会更容易。

第一个示例

创建一个最简单的 SConscript：

# 编译hello.c并生成可执行文件hello
Program('hello.c')

这个简单的脚本告诉 SCons：编译 hello.c 文件并生成同名可执行文件。

练习题

  1. 什么是 SCons？它的主要作用是什么？
  2. SConstruct 和 SConscript 有什么区别？
  3. 写出一个 SConscript 脚本，用于编译 main.c 生成名为 app 的可执行文件。

答案详解

1.SCons 是一个构建工具，主要作用是自动化软件的编译、链接等构建过程，简化项目管理，提高开发效率。与传统的 Make 相比，它语法更简洁，功能更强大，且跨平台性更好。

2.区别在于：

  • SConstruct 是主配置文件，是 SCons 的入口点
  • SConscript 是子配置文件，用于组织大型项目
  • 一个项目通常有一个 SConstruct，可能有多个 SConscript
  • SConstruct 可以包含并执行 SConscript

3.实现代码：

# 编译main.c生成名为app的可执行文件
Program('app', ['main.c'])

这里Program是 SCons 的一个构建器 (builder)，第一个参数是输出文件名，第二个参数是源文件列表。

第二章：SConscript 基本语法

核心概念

SConscript 使用 Python 语法，同时提供了一些 SCons 特有的函数和变量：

  • 构建器 (Builder)：如Program(生成可执行文件)、Library(生成库文件) 等
  • 路径处理：GetCurrentDir()获取当前目录
  • 文件匹配：Glob()匹配符合模式的文件
  • 依赖管理：处理文件间的依赖关系

常用函数

Program(target, sources)：编译源文件生成可执行文件

Program('myapp', ['main.c', 'utils.c'])

Library(target, sources)：生成库文件

Library('mylib', ['func1.c', 'func2.c'])

GetCurrentDir()：获取当前目录路径

current_dir = GetCurrentDir()
print(f"当前目录: {current_dir}")

Glob(pattern)：匹配文件

# 获取所有.c文件
c_files = Glob('*.c')
# 获取src目录下所有.c文件
src_files = Glob('src/*.c')

Return(value)：返回值给父脚本

src_files = Glob('*.c')
Return('src_files')  # 将src_files返回给包含此脚本的父脚本

练习题

1.请写出一段 SConscript 代码，实现以下功能：

获取当前目录下所有的.c 文件

获取 src 目录下所有的.c 文件

将这两部分文件合并到一个列表中

打印出收集到的所有文件路径

2.

编写一个完整的 SConscript 脚本，实现以下功能：

编译 math 目录下所有的.c 文件生成名为 libmath 的静态库

编译 main.c 文件，并链接 libmath 库生成名为 calculator 的可执行文件

确保编译器能找到 math 目录下的头文件

答案详解

1. 实现代码：

# 获取当前目录下所有的.c文件
current_c_files = Glob('*.c')# 获取src目录下所有的.c文件
src_c_files = Glob('src/*.c')# 合并两个文件列表
all_c_files = current_c_files + src_c_files# 打印收集到的文件路径
print("收集到的C源文件：")
for file in all_c_files:print(f"- {file}")

解析：

  • Glob(pattern)是 SCons 提供的文件匹配函数，用于查找符合模式的文件
  • *.c表示匹配当前目录下所有以.c 结尾的文件
  • src/*.c表示匹配 src 子目录下所有以.c 结尾的文件
  • +运算符用于合并两个列表（Python 语法）
  • 通过 for 循环遍历并打印所有文件路径，方便查看收集结果

2.实现代码：

# 编译math目录下所有.c文件生成libmath静态库
# Library是SCons的库文件构建器，第一个参数是库名，第二个是源文件
math_library = Library('math', Glob('math/*.c'))# 编译main.c并链接libmath库生成calculator可执行文件
# Program是SCons的可执行文件构建器
# CPPPATH指定头文件搜索路径，确保编译器能找到math目录下的头文件
# LIBS指定要链接的库文件
Program(target='calculator',          # 输出的可执行文件名source=['main.c'],            # 源文件CPPPATH=['math'],             # 头文件搜索路径LIBS=['math']                 # 要链接的库
)

解析：

  • Library('math', Glob('math/*.c'))：生成名为 libmath 的静态库（在 Linux 下实际生成 libmath.a，Windows 下生成 math.lib）
  • Glob('math/*.c')：自动收集 math 目录下所有的 C 源文件
  • CPPPATH=['math']：告诉编译器在 math 目录中查找头文件（相当于 gcc 的 - I 选项）
  • LIBS=['math']：指定链接名为 math 的库（SCons 会自动处理库文件的路径和命名规则）
  • 这种分离编译的好处是：如果 math 目录下的文件没有修改，再次构建时不会重新编译，提高构建效率

第三章：变量和配置

核心概念

在 SConscript 中，变量用于存储配置信息、文件列表、编译选项等：

  • 路径变量：存储目录路径，如源文件目录、头文件目录
  • 文件列表变量：存储源文件列表
  • 编译选项变量：如CPPPATH(头文件搜索路径)、CFLAGS(C 编译选项)
  • 条件变量：根据不同平台或配置定义不同的变量值

示例代码

# 定义变量
cwd = GetCurrentDir()  # 当前目录
src_files = []         # 源文件列表
inc_paths = [cwd, cwd + '/include']  # 头文件路径# 添加源文件
src_files += Glob('*.c')
src_files += Glob('src/*.c')# 设置编译选项
CPPPATH = inc_paths  # 头文件搜索路径
CFLAGS = '-Wall -O2'  # C编译选项# 根据条件修改变量
import os
if os.name == 'nt':  # Windows系统CFLAGS += ' -DWIN32'
else:  # 类Unix系统CFLAGS += ' -DUNIX'# 使用变量
Program('myapp', src_files, CPPPATH=CPPPATH, CFLAGS=CFLAGS)

练习题

1.解释以下变量的含义和作用：CPPPATH、CFLAGS、LIBS、LIBPATH。

2.编写一个 SConscript 脚本，实现以下功能：

  • 定义一个变量存储当前目录路径
  • 定义源文件列表，包含当前目录和 src 子目录下的所有.c 文件
  • 定义头文件搜索路径，包含当前目录、include 目录和 src/include 目录
  • 为 GCC 编译器设置编译选项：开启所有警告、将警告视为错误、优化级别为 O2
  • 为 Windows 系统添加宏定义_WIN32，为 Linux 系统添加宏定义_LINUX
  • 编译生成名为 myapp 的可执行文件

答案详解

1.各变量含义和作用：

CPPPATH：C 预处理器的头文件搜索路径列表。告诉编译器去哪里查找#include指令引用的头文件。
示例：CPPPATH=['include', 'src/include']相当于 gcc 的-Iinclude -Isrc/include选项。

CFLAGS：C 编译器的编译选项。用于设置警告级别、优化级别、宏定义等。
示例：CFLAGS='-Wall -O2'表示开启所有警告并使用 O2 级优化。

LIBS：需要链接的库文件列表。指定程序运行时依赖的库。
示例：LIBS=['m', 'pthread']表示链接数学库和线程库。

LIBPATH：库文件的搜索路径列表。告诉链接器去哪里查找需要链接的库文件。
示例：LIBPATH=['lib', '/usr/local/lib']相当于 gcc 的-Llib -L/usr/local/lib选项。

2. 实现代码：

# 导入os模块用于判断操作系统类型
import os# 定义当前目录路径变量
current_dir = GetCurrentDir()# 定义源文件列表：当前目录和src子目录下的所有.c文件
source_files = Glob('*.c') + Glob('src/*.c')# 定义头文件搜索路径
include_paths = [current_dir,           # 当前目录current_dir + '/include',  # include目录current_dir + '/src/include'  # src/include目录
]# 初始化编译选项
compile_flags = '-Wall -Werror -O2'  # 开启所有警告、警告视为错误、O2优化# 根据操作系统添加不同的宏定义
if os.name == 'nt':# Windows系统，添加_WIN32宏定义compile_flags += ' -D_WIN32'
else:# Linux或类Unix系统，添加_LINUX宏定义compile_flags += ' -D_LINUX'# 编译生成myapp可执行文件
Program(target='myapp',        # 目标可执行文件名source=source_files,   # 源文件列表CPPPATH=include_paths, # 头文件搜索路径CFLAGS=compile_flags   # 编译选项
)

解析：

  • GetCurrentDir()是 SCons 提供的函数，用于获取当前脚本所在的目录路径
  • Glob('*.c')和Glob('src/*.c')分别获取当前目录和 src 目录下的所有.c 文件，+运算符将两个列表合并
  • include_paths列表包含了所有需要搜索头文件的目录，确保编译器能找到所有#include的文件
  • compile_flags变量集合了所有编译选项，-Wall开启所有警告，-Werror将警告视为错误，-O2设置优化级别
  • -D选项用于定义宏，在预处理阶段生效，代码中可以通过#ifdef _WIN32等条件编译指令实现跨平台逻辑
  • os.name是 Python 的 os 模块提供的变量，用于判断操作系统类型（'nt' 表示 Windows，'posix' 表示 Linux/Unix 等）

第四章：条件判断和依赖管理

核心概念

  • 条件判断：根据不同平台、架构或配置选项执行不同的构建逻辑
  • 依赖管理：处理代码中的依赖关系，如特定功能依赖于某个宏定义
  • 平台相关配置：为不同 CPU 架构、操作系统定制构建选项

常用函数和语法

GetDepend(dependencies)：检查是否存在特定的依赖项

# 检查是否定义了RT_USING_SMP宏
if GetDepend(['RT_USING_SMP']):print("启用了SMP支持")

字典用于存储平台 / 架构相关配置

# 支持的架构和CPU
support_arch = {"arm": ["cortex-m3", "cortex-m4"],"risc-v": ["na900"]
}

条件性添加源文件

src = []
# 根据架构添加不同的源文件
if arch == "arm":src += Glob('arch/arm/*.c')
elif arch == "risc-v":src += Glob('arch/risc-v/*.c')

示例代码

# 导入必要的模块和配置
import os
from building import *# 获取平台和架构信息
platform = rtconfig.PLATFORM
arch = rtconfig.ARCH
cpu = rtconfig.CPU# 初始化变量
cwd = GetCurrentDir()
src = []
CPPPATH = [cwd, cwd + '/include']# 定义支持的架构和CPU
support_arch = {"arm": ["cortex-m3", "cortex-m4"],"risc-v": ["na900"]
}# 根据CPU类型设置不同的源文件
if arch in support_arch.keys() and cpu in support_arch[arch]:# 添加对应架构和CPU的源文件src += Glob('arch/' + arch + '/' + cpu + '/*.c')# 添加公共架构代码src += Glob('arch/' + arch + '/common/*.c')# 添加通用代码src += Glob('*.c')# 设置头文件路径CPPPATH.append(cwd + '/arch/' + arch + '/' + cpu)# 根据配置选项移除不需要的文件
if not GetDepend('RT_USING_MEMORY_PROTECTION'):# 移除内存保护相关文件SrcRemove(src, ['mpu.c'])# 定义编译选项
LOCAL_CFLAGS = '-Wall'# 创建构建组并返回
group = DefineGroup('core', src, depend = ['RT_USING_CORE'], CPPPATH = CPPPATH, LOCAL_CFLAGS = LOCAL_CFLAGS)Return('group')

答案详解

1. GetDepend()函数详解：

作用：检查是否存在指定的依赖项，主要用于判断是否定义了特定的宏或配置选项。

参数格式：接受一个列表作为参数，列表中包含要检查的依赖项名称（字符串类型）。
示例：GetDepend(['RT_USING_SMP', 'RT_USING_MMU'])

返回值：返回一个布尔值（True 或 False）。如果所有指定的依赖项都存在，则返回 True；否则返回 False。

使用场景：

根据宏定义决定是否包含某些源文件

启用或禁用特定功能模块

为不同配置提供不同的编译选项
示例代码：

# 检查是否定义了RT_USING_MEMORY_PROTECTION宏
if GetDepend(['RT_USING_MEMORY_PROTECTION']):# 如果定义了，则添加内存保护相关的源文件src += ['mpu.c', 'memory_protect.c']
else:# 如果未定义，则添加普通内存管理文件src += ['memory.c']

这段代码根据是否启用内存保护功能，选择不同的源文件进行编译，实现了条件性构建。

实现代码：

# 定义不同编译器对应的启动文件
startup_files = {'gcc': 'startup_gcc.s','armcc': 'startup_armcc.s','iccarm': 'startup_iccarm.s'
}# 假设这些变量是从配置中获取的
platform = rtconfig.PLATFORM  # 当前使用的编译器
arch = rtconfig.ARCH          # 当前架构# 初始化源文件列表
src = []# 选择默认启动文件
if platform in startup_files.keys():selected_startup = startup_files[platform]# 如果是ARM架构且启用了SMP，则使用带smp的启动文件if arch == "arm" and GetDepend(['RT_USING_SMP']):# 替换文件名，添加_smp后缀（如startup_gcc.s -> startup_gcc_smp.s）selected_startup = selected_startup.replace('.s', '_smp.s')# 将选择的启动文件添加到源文件列表src.append(selected_startup)
else:# 如果编译器不被支持，打印警告信息print(f"警告：不支持的编译器 {platform}，未添加启动文件")# 可以继续添加其他源文件
src += Glob('*.c')

解析：

  • startup_files字典使用键值对存储不同编译器对应的启动文件，便于根据编译器类型快速查找
  • platform in startup_files.keys()用于检查当前编译器是否在支持的列表中，避免使用未定义的启动文件
  • GetDepend(['RT_USING_SMP'])检查是否启用了 SMP（对称多处理）功能，这是嵌入式系统中常见的配置选项
  • selected_startup.replace('.s', '_smp.s')通过字符串替换生成带 smp 的启动文件名，避免重复编写条件判断
  • src.append(selected_startup)将选择好的启动文件添加到源文件列表，参与后续的编译过程
  • 最后的src += Glob('*.c')将其他 C 源文件添加到列表中，完成源文件的收集

第五章：项目实战与综合应用

核心概念

综合前面所学的知识，我们可以理解和编写更复杂的 SConscript 脚本，主要包括：

  • 项目结构组织
  • 多平台 / 架构支持
  • 条件编译和配置管理
  • 构建组定义和返回

示例解析

让我们解析你提供的示例脚本，理解其工作原理：

from building import *
import os# 获取平台、架构和CPU信息
platform = rtconfig.PLATFORM
arch     = rtconfig.ARCH
cpu      = rtconfig.CPU# 初始化变量
cwd     = GetCurrentDir()
src     = []
CPPPATH = [cwd]# 定义支持的架构和CPU
support_arch  = {"arm": ["cortex-m3", "cortex-m4", "cortex-m7", "cortex-a", "cortex-r5", "cortex-r52", "cortex-m33"],"aarch64":["cortex-a"],"risc-v": ["na900"],"arc": ["em"],"arch_tricore": ["arch_tc3", "arch_tc4"],"RH850": ["rh850g3kh","rh850g4mh"],
}# 定义不同编译器对应的汇编文件
platform_file = {'armcc': 'rvds.S', 'gcc': 'gcc.S', 'iccarm': 'iar.S', 'mw': 'mw_gcc.S', 'armclang': 'rvds.S', 'ghs':'osa_ghs.S'
}# 根据CPU类型和配置修改汇编文件
if cpu == "cortex-m4":if GetDepend(['RT_USING_SMP']):platform_file[platform] = 'gcc_smp.S'else:platform_file[platform] = 'gcc.S'if cpu == "cortex-m3":if GetDepend(['RT_USING_SMP']):platform_file[platform] = 'iar_smp.S'else:platform_file[platform] = 'iar.S'if cpu == "cortex-m33":if GetDepend(['RT_USING_SMP']):platform_file[platform] = 'gcc_smp.S'else:platform_file[platform] = 'gcc.S'# 处理risc-v架构的CPU
if arch == 'risc-v':rv64 = ['virt64', 'c906']if cpu in rv64:cpu = 'rv64'# 根据平台和架构添加源文件
if platform in platform_file.keys():  # 检查是否支持当前平台if arch in support_arch.keys() and cpu in support_arch[arch]:# 汇编文件路径asm_path = 'arch/' + arch + '/' + cpu + '/*' + platform_file[platform]# 公共架构代码路径arch_common = 'arch/' + arch + '/' + 'common/*.c'# 添加所有源文件src += Glob('*.c') + Glob(asm_path) + Glob(arch_common)src += Glob('arch/' + arch + '/' + cpu + '/*.c')# 设置头文件路径CPPPATH = [cwd, cwd + '/arch/' + arch + '/' + cpu, cwd + '/include']# 处理特殊架构
if arch == "arch_tricore":src = ['arch/arch_tricore/osa_tricore.c']src += Glob('*.c')CPPPATH = [cwd, cwd + '/include']# 移除不需要的文件
if not GetDepend('RT_USING_MEMORY_PROTECTION'):SrcRemove(src, ['osa_mpu.c'])# 设置编译选项
LOCAL_CFLAGS = ''
if rtconfig.PLATFORM in ['gcc']:  # 仅对GCC设置LOCAL_CFLAGS = ' -Wall -Werror'# 定义构建组并返回
group = DefineGroup('osa', src, depend = ['RT_USING_OSA'], CPPPATH = CPPPATH, LOCAL_CFLAGS = LOCAL_CFLAGS)Return('group')

这个脚本的主要功能：

  1. 根据不同的 CPU 架构、类型和编译器选择合适的源文件
  2. 处理特殊的架构配置
  3. 根据是否启用内存保护功能决定是否包含相关文件
  4. 为 GCC 编译器设置特定的编译选项
  5. 定义一个名为 'osa' 的构建组并返回

练习题

1.在提供的示例脚本中，有这样一段代码：

if not GetDepend('RT_USING_MEMORY_PROTECTION'):SrcRemove(src, ['osa_mpu.c'])

请详细解释这段代码的作用、使用场景和工作原理。

2.如何修改示例脚本，使其支持一种新的 CPU 架构 "risc-v" 的 "c910" 型号？需要修改哪些部分？为什么？

3.解释DefineGroup()函数的各个参数的含义，并说明为什么在示例脚本的最后要使用Return('group')。

答案详解

1. 代码解析：

if not GetDepend('RT_USING_MEMORY_PROTECTION'):SrcRemove(src, ['osa_mpu.c'])

作用：当未启用内存保护功能时，从源文件列表中移除内存保护相关的文件osa_mpu.c。

使用场景：这是条件编译的典型应用，用于根据不同的功能配置包含或排除特定文件。在嵌入式系统中，内存保护（MPU）通常是可选功能，不是所有硬件平台都支持，也不是所有项目都需要。

工作原理：

GetDepend('RT_USING_MEMORY_PROTECTION')检查是否定义了RT_USING_MEMORY_PROTECTION宏（通常在配置文件中定义）

not表示取反，如果未定义该宏（即不启用内存保护），则执行下面的语句

SrcRemove(src, ['osa_mpu.c'])是 SCons 提供的函数，用于从src列表中移除osa_mpu.c文件

这样，在后续的编译过程中，osa_mpu.c就不会被编译，避免了不必要的代码和可能的编译错误

好处：通过这种方式，可以用一个代码库支持不同的功能配置，无需为不同配置维护多个代码分支，提高了代码的复用性和可维护性。

2. 支持新 CPU 架构 "risc-v" 的 "c910" 型号的修改：

需要修改以下几个部分：

# 1. 在support_arch字典中添加c910支持
support_arch  = {# ... 其他架构保持不变"risc-v": ["na900", "c910"],  # 添加c910到risc-v支持列表# ... 其他架构保持不变
}# 2. 在risc-v架构处理部分添加c910的支持
if arch == 'risc-v':rv64 = ['virt64', 'c906', 'c910']  # 添加c910到rv64列表if cpu in rv64:cpu = 'rv64'  # 将c910归类为rv64架构# 3. 为c910添加特定的汇编文件配置（如果需要）
if arch == 'risc-v' and cpu == 'c910':# 根据是否启用SMP选择不同的汇编文件if GetDepend(['RT_USING_SMP']):platform_file[platform] = 'gcc_riscv_c910_smp.S'else:platform_file[platform] = 'gcc_riscv_c910.S'

修改原因：

  1. 第 1 处修改：support_arch字典定义了脚本支持的架构和 CPU 型号，添加 c910 才能让脚本识别并处理这个 CPU 型号
  2. 第 2 处修改：risc-v 架构有 32 位和 64 位之分，c910 是 64 位 CPU，需要归类到 rv64 中以使用正确的编译选项
  3. 第 3 处修改：不同的 CPU 可能需要不同的汇编启动文件或硬件相关代码，这部分修改确保为 c910 选择正确的汇编文件

3. DefineGroup()函数及Return('group')解析：

DefineGroup()函数用于定义一个构建组，其参数含义如下：

group = DefineGroup('osa',               # 第一个参数：构建组的名称，用于标识这个模块src,                 # 第二个参数：源文件列表，包含该模块所有需要编译的文件depend = ['RT_USING_OSA'],  # depend参数：构建依赖条件，只有定义了RT_USING_OSA才会构建这个组CPPPATH = CPPPATH,   # CPPPATH参数：头文件搜索路径，供编译器查找头文件LOCAL_CFLAGS = LOCAL_CFLAGS  # LOCAL_CFLAGS参数：该模块专用的编译选项
)

'osa'：构建组的名称，通常与模块名一致，便于在构建系统中识别和引用

src：该模块所有源文件的列表，包含 C 文件、汇编文件等

depend = ['RT_USING_OSA']：指定构建该模块的前提条件，只有当RT_USING_OSA宏被定义时，才会编译这个模块

CPPPATH：指定该模块所需的头文件路径，确保编译器能找到所有需要的头文件

LOCAL_CFLAGS：该模块专用的编译选项，不会影响其他模块

Return('group')的作用：

  • SConscript 作为子脚本，需要将定义好的构建组返回给调用它的父脚本（通常是 SConstruct 或其他 SConscript）
  • Return('group')表示将group变量的值传递给父脚本
  • 父脚本可以通过env.SConscript('path/to/SConscript')获取这个返回值，并将其整合到整个项目的构建流程中
  • 这种机制实现了模块化的构建配置，每个子模块负责定义自己的构建信息，再由父脚本统一组织，使大型项目的构建配置更加清晰和可维护

http://www.dtcms.com/a/338986.html

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