# 构建系统编码规范与最佳实践

## 概述

gn是generate ninja的缩写，它是一个元编译系统（meta-build system）,是ninja的前端，gn和ninja结合起来，完成OpenHarmony操作系统的编译任务。

### gn简介

- 目前采用gn的大型软件系统有：Chromium，Fuchsia和OpenHarmony。
- gn语法自设计之初就自带局限性，比如不能求list的长度，不支持通配符等。这些局限性源于其 **有所为有所不为** 的[设计哲学](https://gn.googlesource.com/gn/+/main/docs/language.md#Design-philosophy)。 所以在使用gn的过程中，如果发现某件事情用gn实现起来很复杂，请先停下来思考这件事情是否真的需要做。
- 关于gn的更多详情见[gn官方文档](https://gn.googlesource.com/gn/+/main/docs/)。

### 本文的目标读者和覆盖范围

目标读者为OpenHarmony的开发者。本文主要讨论gn的编码风格和使用gn过程中容易出现的问题，不讨论gn的语法，如需了解gn基础知识，见[gn reference文档](https://gn.googlesource.com/gn/+/main/docs/reference.md)。

### 总体原则

在保证功能可用的前提下，脚本需要满足易于阅读，便于维护，良好的扩展性和性能等要求。

## 代码风格

### 命名

总体上遵循Linux kernel的命名风格，即**小写字母+下划线**的命名风格。

#### 局部变量

我们这里对局部变量的定义为：在某作用域内，且不向下传递的变量。

为了更好的区别于全局变量，局部变量统一采用**下划线开头**。

```shell
# 例1
action("some_action") {
  ...
  # _output是个局部变量，所以使用下划线开头
  _output = "${target_out_dir}/${target_name}.out"
  outputs = [ _output ]
  args = [
    ...
      "--output",
      rebase_path(_output, root_build_dir),
      ...
  ]
  ...
}
```

#### 全局变量

全局变量使用**小写字母**开头。

如果变量值可以被gn args修改，则需要使用declare_args来声明，否则不要使用declare_args。

```shell
# 例2
declare_args() {
  # 可以通过gn args来修改some_feature的值
  some_feature = false
}
```

#### 目标命名

目标命名采用**小写字母+下划线**的命名方式。

模板中的**子目标**命名方式采用"${target_name}+双下划线+后缀"的命名方式。这样做有两点好处：

- 加入"${target_name}"可以防止子目标重名。

- 加入双下划线可以很方便地区分出子目标属于哪一个模块，方便在出现问题时快速定位。
  
  ```shell
  # 例3
  template("ohos_shared_library") {
    # "{target_name}"(主目标名)+"__"(双下划线)+"notice"(后缀)
    _notice_target = "${target_name}__notice"
    collect_notice(_notice_target) {
      ...
    }
    shared_library(target_name) {
      ...
    }
  }
  ```

#### 自定义模板的命名

推荐采用**动宾短语**的形式来命名。

```shell
# 例4
# Good
template("compile_resources") {
  ...
}
```

### 格式化

gn脚本在提交之前需要执行格式化。格式化可以保证代码对齐，换行等风格的统一。使用gn自带的format工具即可。命令如下：

```shell
$ gn format path-to-BUILD.gn
```

gn format会按照字母序对import文件做排序，如果想保证import的顺序，可以添加空注释行。

假设原来的import顺序为：

```shell
# 例5
import("//b.gni")
import("//a.gni")
```

经过format之后变为：

```shell
import("//a.gni")
import("//b.gni")
```

如果想保证原有的import顺序，可以添加空注释行。

```shell
import("//b.gni")
# Comment to keep import order
import("//a.gni")
```

## 编码实践

### 实践原则

编译脚本实质上完成了两件工作：

1. **描述模块之间依赖关系（deps）**
   
   实践过程中，最常出现的问题是**依赖关系缺失**。

2. **描述模块编译的规则(rule)**
   
   实践过程中，容易出现的问题是**输入和输出不明确**。

依赖缺失会导致两个问题：

- **概率性编译错误**
  
  ```shell
  # 例6
  # 依赖关系缺失，导致概率性编译出错
  shared_library("a") {
    ...
  }
  shared_library("b") {
    ...
    ldflags = [ "-la" ]
    deps = []
    ...
  }
  group("images") {
    deps = [ ":b" ]
  }
  ```
  
  上面的例子中，libb.so在链接的时候会链接liba.so，实质上构成b依赖a，但是b的依赖列表（deps）却没有声明对a的依赖。由于编译是并发执行的，如果libb.so在链接的时候liba.so还没有编译出来，就会出现编译错误。
  
  由于liba.so也有可能在libb.so之前编译出来，所以依赖缺失导致的编译错误是概率性的。

- **依赖关系缺失导致模块没有参与编译**
  
  还是上面的例子，如果我们指定ninja编译目标为images，由于images仅仅依赖b，所以a不会参与编译。由于b实质上依赖a, 这时b在链接时会出现必现错误。

有一种不太常见的问题是**过多的依赖**。**过多的依赖会降低并发，导致编译变慢**。见下面的例子:

_compile_js_target不需要依赖 _compile_resource_target，增加这层依赖，会导致 _compile_js_target在 _compile_resource_target编译完成之后才能开始编译。

```shell
# 例7
# 过多的依赖导致编译变慢
template("too_much_deps") {
  ...
  _gen_resource_target = "${target_name}__res"
  action(_gen_resource_target) {
    ...
  }

  _compile_resource_target = "${target_name}__compile_res"
  action(_compile_resource_target) {
    deps = [":$_gen_resource_target"]
    ...
  }

  _compile_js_target = "${target_name}__js"
  action(_compile_js_target) {
    # 这个deps不需要
    deps = [":$_compile_resource_target"]
  }
}
```

输入不明确会导致：

- **代码修改了，但增量编译时却没有参与编译。**
- **当使用缓存时，代码发生变化，但是缓存仍然命中。**

下面的例子中，foo.py引用了bar.py中的函数。bar.py实质上是foo.py的输入，需要将bar.py添加到implict_input_action的input或者depfile中去。否则，修改bar.py，模块implict_input_action将不会重新编译。

```shell
# 例8
action("implict_input_action") {
  script = "//path-to-foo.py"
  ...
}
```

```shell
#!/usr/bin/env
# Contents of foo.py
import bar
...
bar.some_function()
...
```

输出不明确会导致：

- **隐式的输出**
- **当使用缓存时，隐式输出无法从缓存中获得**

下面的例子中，foo.py会生成两个文件，a.out和b.out，但是implict_output_action的输出只声明了a.out。这种情况下，b.out实质上就是一个隐式输出。缓存中只会存储a.out，不会存储b.out，当缓存命中时，b.out就编译不出来了。

```shell
# 例9
action("implict_output_action") {
  outputs = ["${target_out_dir}/a.out"]
  script = "//path-to-foo.py"
  ...
}
```

```shell
#!/usr/bin/env
# Contents of foo.py
...
write_file("b.out")
write_file("a.out")
...
```

### 模板

**不要使用gn的原生模板，使用编译子系统提供的模板**

所谓gn原生模板，是指source_set，shared_library, static_library, action, executable，group这六个模板。

不推荐使用原生模板的原因有二：

- **原生模板是最小功能模板**，无法提供external_deps的解析，notice收集，安装信息生成等的额外功能，这些额外功能最好是随着模块编译时同时生成，所以必须对原生模板做额外的扩展才能满足实际的需求。

- 当输入文件依赖的文件发生变化时，gn原生的action模板不能自动感知到这种变化，无法重新编译。见例8

  原生模板和编译子系统提供的模板之间的对应关系:

| 编译子系统提供的模板  | 原生模板       |
| :------------------ | -------------- |
| ohos_shared_library | shared_library |
| ohos_source_set     | source_set     |
| ohos_executable     | executable     |
| ohos_static_library | static_library |
| action_with_pydeps  | action         |
| ohos_group          | group          |

### 使用python脚本

action中的script推荐使用python脚本，不推荐使用shell脚本。相比于shell脚本，python脚本：

- python语法友好，不会因为少写一个空格就导致奇怪的错误。
- python脚本有很强的可读性。
- 可维护性强，可调试。
- OpenHarmony对python任务做了缓存，可以加快编译速度。

### rebase_path

- 仅在向action的参数列表中（args）调用rebase_path。
  
  ```shell
  # 例10
  template("foo") {
    action(target_name) {
      ...
      args = [
        # 仅在args中调用rebase_path
        "--bar=" + rebase_path(invoker.bar, root_build_dir),
        ...
      ]
      ...
    }
  }
  
  foo("good") {
    bar = something
    ...
  }
  ```

- 同一变量做两次rebase_path会出现意想不到的结果。
  
  ```shell
  # 例11
  template("foo") {
    action(target_name) {
      ...
      args = [
        # bar被执行了两次rebase_path, 传递的bar的值已经不对了
        "--bar=" + rebase_path(invoker.bar, root_build_dir),
        ...
      ]
      ...
    }
  }
  
  foo("bad") {
    # 不要在这里调用rebase_path
    bar = rebase_path(some_value，root_build_dir)
    ...
  }
  ```

### 模块间数据分享

模块间数据分享是很常见的事情，比如A模块想要知道B模块的输出和deps。

- 同一BUILD.gn之间数据分享
  
  同一BUILD.gn之间数据可以通过定义全局变量的方式来共享。
  
  下面的例子中，模块a的输出是模块b的输入，可以通过定义全局变量的方式来共享给b
  
  ```shell
  # 例12
  _output_a = get_label_info(":a", "out_dir") + "/a.out"
  action("a") {
    outputs = _output_a
    ...
  }
  action("b") {
    inputs = [_output_a]
    ...
  }
  ```

- 不同BUILD.gn之间数据分享
  
  不同BUILD.gn之间传递数据，最好的办法是将需要共享的数据保存成文件，然后不同模块之间通过文件来传递和共享数据。这种场景比较复杂，读者可以参照OpenHarmony的hap编译过程的write_meta_data。

### forward_variable_from

- 自定义模板需要首先将testonly传递（forward）进来。因为该模板的target有可能被testonly的目标依赖。
  
  ```shell
  # 例13
  # 自定义模板首先要传递testonly
  template("foo") {
    forward_variable_from(invoker, ["testonly"])
    ...
  }
  ```

- 不推荐使用*来forward变量，需要的变量应该**显式地，一个一个地**被forward进来。
  
  ```shell
  # 例14
  # Bad，使用*forward变量
  template("foo") {
    forward_variable_from(invoker, "*")
    ...
  }
  
  # Good， 显式地，一个一个地forward变量
  template("bar") {
    # 
    forward_variable_from(invoker, [
                                       "testonly",
                                       "deps",
                                       ...
                                     ])
    ...
  }
  ```

### target_name

target_name会随着作用域变化而变化，使用时需要注意。

```shell
# 例15
# target_name会随着作用域变化而变化
template("foo") {
  # 此时打印出来的target_name为"${target_name}"
  print(target_name)
  _code_gen_target = "${target_name}__gen"
  code_gen(_code_gen_target) {
    # 此时打印出来的target_name为"${target_name}__gen"
    print(target_name)
    ...
  }
  _compile_gen_target = "${target_name}__compile"
  compile(_compile_gen_target) {
    # 此时打印出来的target_name为"${target_name}__compile"
    print(target_name)
    ...
  }
  ...
}
```

### public_configs

如果模块需要向外export头文件，请使用public_configs。

```shell
# 例16
# b依赖a，会同时继承a的headers
config("headers") {
  include_dirs = ["//path-to-headers"]
  ...
}
shared_library("a") {
  public_configs = [":headers"]
  ...
}
executable("b") {
  deps = [":a"]
  ...
}
```

### template

自定义模板中必须有一个子目标的名字是target_name。该子目标会作为template的主目标。其他子目标都应该被主目标依赖，否则子目标不会被编译。

```shell
# 例17
# 自定义模板中必须有一个子目标的名字是target_name
template("foo") {
  _code_gen_target = "${target_name}__gen"
  code_gen(_code_gen_target) {
    ...
  }
  _compile_gen_target = "${target_name}__compile"
  compile(_compile_gen_target) {
    # 此时打印出来的target_name为"${target_name}__compile"
    print(target_name)
    ...
  }
  ...
  group(target_name) {
    deps = [
    # 由于_compile_gen_target依赖了_code_gen_target，所以主目标只需要依赖_compile_gen_target即可。
      ":$_compile_gen_target"
    ]
  }
}
```

### set_source_assignment_filter

set_source_assignment_filter除了可以过滤sources，还可以用来过滤其他变量。过滤完成后记得将过滤器和sources置空。

```shell
# 例18
# 使用set_source_assignment_filter过滤依赖, 挑选label符合*:*_res的添加到依赖列表中
_deps = []
foreach(_possible_dep, invoker.deps) {
  set_source_assignment_filter(["*:*_res"])
  _label = get_label_info(_possible_dep, "label_no_toolchain")
  sources = []
  sources = [ _label ]
  if (sources = []) {
    _deps += _sources
  }
}
sources = []
set_source_assignment_filter([])
```

最新版本上set_source_assignment_filter被filter_include和filter_exclude取代。

### 部件内依赖采用deps，跨部件依赖采用external_deps

- 部件在OpenHarmony上指能提供某个能力的一组模块。

- 在模块定义的时候可以声明part_name，用来表明当前模块属于哪个部件。

- 每个部件会声明其inner_kits，供其他部件调用。部件inner_kits的声明见源码中的bundle.json。

- 部件间依赖只能依赖inner_kits，不能依赖非inner_kits的模块。

- 如果a模块和b模块的part_name相同，那么a、b模块属于同一个部件，a，b模块之间的依赖关系可以用deps来声明。

- 如果a、b模块的part_name不同，那么a、b模块不属于同一个部件，a、b模块之间的依赖关系需要通过external_deps来声明，依赖方式为"部件名:模块名"的方式。见例19。
  
  ```shell
  # 例19
  shared_library("a") {
    ...
    external_deps = ["part_name_of_b:b"]
    ...
  }
  ```