『C++实战项目 负载均衡式在线OJ』二、编译模块编写（持续更新）

我们首先来编写 complier 模块。compiler 模块的主要功能是使用 g++ 完成对指定文件的编译。

该模块我们将用 fork 创建子进程 + fcnt 程序替换来完成。由于我已经在之前的文章中讲解过子进程和程序替换的相关知识了，所以在此不做赘述。需要的小伙伴可以点这里：

• fork 相关：『Linux从入门到精通』第 ⑬ 期 - 进程概念与fork初识；
• 程序替换相关：『Linux从入门到精通』第 ⑱ 期 - 学会了程序替换，我决定手写一个简易版shell玩一玩…

接下来进入代码的编写。

一、新建文件 compiler.hpp

进入项目目录，在 compiler 目录下新建 compiler.hpp 文件。目录结构：

online-judge -------- compiler -------- compiler.hpp

二、代码编写

1. 定义 compiler 类，该类包含一个静态成员函数 Compile；
2. 该函数 Compile 声明为 static，使得我们无需创建对象就能调用该函数；

Compile 函数实现

1. 创建子进程；

// filename: 需要编译的目标文件 不包含文件后缀(如 main)
static bool Compile(const std::string &filename) {pid_t pid = fork();if(pid < 0) {ERROR("compiler: 创建子进程失败");return false;}else if(pid == 0) {// 子进程// ...}else {// 父进程// ...}return false;
}

2. 实现子进程功能；

子进程主要负责程序替换来执行 g++ 进行编译。注意下面的代码中使用了文件工具类中的几个函数，但是我们目前还没有实现它们。在这里我们只需要知道它们的功能即可。函数实现放在后文。

• Exe: 为文件名添加后缀 .exe。代表我们生成的可执行文件名为 filename.exe；
• Src: 为文件名添加后缀 .cpp。代表我们编译的源文件为 filename.cpp；
• ERROR: 我的日志系统项目中实现的函数 ERROR。原理同 std::cerr << "Error: 启动编译器失败" << std::endl;。

// filename: 需要编译的目标文件 不包含文件后缀(如 main)
static bool Compile(const std::string &filename) {pid_t pid = fork();if(pid < 0) {ERROR("compiler: 创建子进程失败");return false;}else if(pid == 0) {// 子进程// 子进程：调用编译器，完成对代码的编译工作// g++ -o target src -lpthread -std=c++11execlp("g++", "g++", "-o", PathUtil::Exe(filename).c_str(), \PathUtil::Src(filename).c_str(), "-D", "COMPILER_ONLINE", "-std=c++11", nullptr);ERROR("compiler: 启动编译器失败");exit(2);}else {// 父进程// ...}return false;
}

3. 实现父进程功能；

父进程主要负责等待子进程，检查子进程是否成功完成任务。

• IsFileExists: 判断指定文件是否存在的函数；

// filename: 需要编译的目标文件 不包含文件后缀(如 main)
static bool Compile(const std::string &filename) {pid_t pid = fork();if(pid < 0) {ERROR("compiler: 创建子进程失败");return false;}else if(pid == 0) {// 子进程// 子进程：调用编译器，完成对代码的编译工作// g++ -o target src -lpthread -std=c++11execlp("g++", "g++", "-o", PathUtil::Exe(filename).c_str(), \PathUtil::Src(filename).c_str(), "-D", "COMPILER_ONLINE", "-std=c++11", nullptr);ERROR("compiler: 启动编译器失败");exit(2);}else {// 父进程// 等待子进程waitpid(pid, nullptr, 0);// 判断编译是否成功：是否生成对应的可执行程序文件if(FileUtil::IsFileExists(PathUtil::Exe(filename))) {INFO("compiler: 编译成功");return true;}ERROR("compiler: 编译失败, 未找到可执行程序");}return false;
}

实用工具类实现

在上文中，我们用到了许多还没有实现的工具函数。这些函数往往具有简单的功能，且实现起来也很简单，并且使用率较高。所以我们放在一个文件中统一来实现它们。

一、新建文件 util.hpp

1. 创建 comm 目录和 util.hpp 文件。

# online-judge目录下
mkdir comm
touch util.hpp

二、代码编写

由于这些函数实现起来非常简单，这里就不做赘述了。

#pragma once#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <fstream>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>namespace ns_util {
class FileUtil {
public:static bool IsFileExists(const std::string & filepath) {struct stat st;if(stat(filepath.c_str(), &st) == 0) {// 获取文件属性成功，证明文件已经存在return true;}return false;}
class PathUtil {
public:static std::string AddSuffix(const std::string &filename, const std::string &suffix) {std::string path = temp_path;path += filename;path += suffix;return path;} static std::string CompilerErr(const std::string & filename) {return AddSuffix(filename, ".compile_err");}static std::string Src(const std::string & filename) {return AddSuffix(filename, ".cpp");}static std::string Exe(const std::string & filename) {return AddSuffix(filename, ".exe");}// 在线测试用户提交的代码时，有时用到标准输入、标准输出、标准错误流.// 这里分别用 .in, .out, .err 文件存储起来static std::string In(const std::string & filename) {return AddSuffix(filename, ".in");}static std::string Out(const std::string & filename) {return AddSuffix(filename, ".out");}static std::string Err(const std::string & filename) {return AddSuffix(filename, ".err");}
};
}

本节完整源码

目录结构

online-judge -------- compiler -------- compiler.hpp|--------- comm ------------ util.hpp

源码

compiler.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include "../log/logs/log.h"
#include "../comm/util.hpp"/*********************************** 编译模块** 使用子进程 + 程序替换实现
**********************************/
namespace ns_compiler {using namespace ns_util;
using namespace LOG;class Compiler {
public:Compiler() {}~Compiler() {}
public:// filename: 需要编译的目标文件 不包含文件后缀(如 main)static bool Compile(const std::string &filename) {pid_t pid = fork();if(pid < 0) {ERROR("compiler: 创建子进程失败");return false;}else if(pid == 0) {// 子进程// 程序替换 不影响进程的文件描述符表// 子进程：调用编译器，完成对代码的编译工作// g++ -o target src -lpthread -std=c++11execlp("g++", "g++", "-o", PathUtil::Exe(filename).c_str(), \PathUtil::Src(filename).c_str(), "-D", "COMPILER_ONLINE", "-std=c++11", nullptr);ERROR("compiler: 启动编译器失败");exit(2);}else {// 父进程waitpid(pid, nullptr, 0);// 判断编译是否成功：是否生成对应的可执行程序文件if(FileUtil::IsFileExists(PathUtil::Exe(filename))) {INFO("compiler: 编译成功");return true;}ERROR("compiler: 编译失败, 未找到可执行程序");}return false;}
};
}

util.hpp

#pragma once#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <fstream>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>namespace ns_util {
class FileUtil {
public:static bool IsFileExists(const std::string & filepath) {struct stat st;if(stat(filepath.c_str(), &st) == 0) {// 获取文件属性成功，证明文件已经存在return true;}return false;}
class PathUtil {
public:static std::string AddSuffix(const std::string &filename, const std::string &suffix) {std::string path = temp_path;path += filename;path += suffix;return path;} static std::string CompilerErr(const std::string & filename) {return AddSuffix(filename, ".compile_err");}static std::string Src(const std::string & filename) {return AddSuffix(filename, ".cpp");}static std::string Exe(const std::string & filename) {return AddSuffix(filename, ".exe");}// 在线测试用户提交的代码时，有时用到标准输入、标准输出、标准错误流.// 这里分别用 .in, .out, .err 文件存储起来static std::string In(const std::string & filename) {return AddSuffix(filename, ".in");}static std::string Out(const std::string & filename) {return AddSuffix(filename, ".out");}static std::string Err(const std::string & filename) {return AddSuffix(filename, ".err");}
};
}