Alibaba Cloud Linux：安裝並使用Alibaba Cloud Compiler

背景資訊

• Alibaba Cloud Compiler編譯器相較於GCC以及其他Clang/LLVM版本，在純粹的編譯和構建速度方面顯著提升，具體體現在以下幾個方面：

  • 針對Clang/LLVM編譯器本身進行PGO等最佳化技術調優，進一步提升Clang/LLVM編譯速度。相比GCC等其他編譯器，在構建大規模C++業務代碼時取得顯著加速。

  • 相比GCC使用的GNU連結器，Clang/LLVM的連結器lld效能更好，尤其在處理大型二進位檔案時效果更加顯著。

  • 基於C++20 Module特性支援，我們對C++標準庫進行了模組化，形成了std-module。業務代碼以較小的成本接入後，即可實現編譯加速。

• Alibaba Cloud Compiler利用Alibaba Cloud Compiler(LLVM) ThinLTO、AutoFDO和CoreBOLT等技術可以在不同程度上最佳化程式效能。在支援不同架構（X86、Arm64）基礎上，進一步針對倚天710晶片進行最佳化，取得額外的效能提升。

• Alibaba Cloud Compiler提供了良好的Coroutine（協程）和Modules（模組）支援，提供了模組化的標準庫。為了方便開發人員，阿里雲還提供了C++基礎庫yaLanTingLibs，包括Coroutine（協程）庫、序列化、RPC和HTTP等C++開發人員常用的組件。

  說明

  yaLanTingLibs是一個現代C++基礎工具庫的集合，主要為C++開發人員提供高效能且極為易用的現代C++基礎工具庫，協助您構建高效能的現代C++應用。

前提條件

已建立Alibaba Cloud Linux 3作業系統的ECS執行個體。具體操作，請參見自訂購買執行個體。

Alibaba Cloud Compiler編譯

1. 執行以下命令，安裝Alibaba Cloud Compiler。

   sudo yum install -y alibaba-cloud-compiler

2. 執行以下命令，安裝 libstdc++-devel。

   libstdc++-devel提供了GNU標準C++庫的標頭檔。

   sudo yum -y install libstdc++-devel

3. 執行以下命令，匯入環境變數。

   export PATH=/opt/alibaba-cloud-compiler/bin:$PATH

4. 使用Alibaba Cloud Compiler編譯樣本如下。

   簡易編譯樣本

   1. 執行以下命令，建立hello.cpp檔案。

   sudo vim hello.cpp

   2. 按i鍵進入編輯模式，複製並粘貼以下內容。

   #include <iostream>
   int main() {
     std::cout << "hello C++" << std::endl;
     return 0;
   }

   3. 按 Esc 鍵，輸入:wq後按Enter鍵，儲存配置。

   4. 執行以下命令，編譯模組化C++代碼。

   clang++ -O2 hello.cpp -o hello.cpp.out

   5. 執行以下命令，執行程式。

      ./hello.cpp.out

      結果如下圖所示，表明程式執行成功。

      

   使用C++20 Coroutine、Modules編譯

   Alibaba Cloud Compiler支援C++20的Coroutine（協程）、Modules（模組）特性，協程和模組特性為C++開發人員提供了更高效的編碼方式和改進的編譯效能。協程樣本請參見使用C++基礎庫RPC庫和使用C++基礎庫HTTP庫。

   說明

   • Coroutines（協程）是一種編程概念，它允許函數執行到一定點時掛起（suspend），並在以後的某個時刻恢複（resume）。這與傳統的函數調用有很大不同，傳統函數一旦調用，就會一直執行到結束。協程提供了一種更為靈活的控制流程機制，簡化了非同步編程和產生器模式的實現。

   • 在傳統的C++編程模式中，代碼被組織為標頭檔（.h/.hpp）和源檔案（.cpp），並且標頭檔中的聲明必須在每個使用它的源檔案中通過#include預先處理指令包含進來。這種模式會導致編譯器多次解析同一個標頭檔，從而增加編譯時間。Modules（模組）是C++為了改善程式碼群組織和編譯效率而引入的一項重大變革。

   調用clang++編譯C++程式時，您可以指定如下選項使用：

   參數名稱	功能說明
   -std=	指定C++特性，協程與Modules特性在-std=c++20後生效。
   --precompile	將Module Unit編譯為BMI檔案。
   -fprebuilt-module-path	指定尋找BMI檔案的路徑。
   -fstd-modules	指定當前為編譯std modules模式。
   -fmodules-export-all	指定當前modules中所有聲明都標記為已export。
   -fmodules-export-macros	使modules能夠export宏。
   -try-load-bmi-when-preprocessing	在預先處理時嘗試尋找BMI。
   -fstd-module-path	指定std module的尋找路徑。
   -fcoro-aligned-allocation	使用保證對齊的記憶體配置函數分配協程楨。

   編譯樣本：

   1. 執行以下命令，建立Hello.cppm檔案。

      sudo vim Hello.cppm

   2. 按i鍵進入編輯模式，複製並粘貼以下內容。

      module;
      #include <iostream>
      export module Hello;
      export void hello() {
        std::cout << "Hello World!\n";
      }

   3. 按 Esc 鍵，輸入:wq後按Enter鍵，儲存配置。

   4. 執行以下命令，建立use.cpp檔案。

      sudo vim use.cpp

   5. 按i鍵進入編輯模式，複製並粘貼以下內容。

      import Hello;
      int main() {
        hello();
        return 0;
      }

   6. 按 Esc 鍵，輸入:wq後按Enter鍵，儲存配置。

   7. 執行以下命令，編譯模組化C++代碼。

      # 先行編譯模組介面產生Hello.cppm檔案。
      clang++ -std=c++20 Hello.cppm --precompile -o Hello.pcm
      # 編譯主程式並連結模組產生可執行檔Hello.out檔案。
      clang++ -std=c++20 use.cpp -fprebuilt-module-path=. Hello.pcm -o Hello.out

   8. 執行以下命令，運行程式。

      ./Hello.out

      結果如下圖所示，表明程式執行成功。

      

   （可選）使用C++基礎庫yaLanTingLibs

   您可以選擇使用C++基礎庫yaLanTingLibs，它基於C++20的協程特性和C++模板元編程功能，提供了協程庫、序列化庫、RPC庫、HTTP等功能。您可以訪問yalantinglibs和async_simple擷取yaLanTingLibs更多的詳細資料。

   • 序列化庫是指用於序列化和還原序列化資料的軟體庫。序列化是將資料結構或對象狀態轉換為可以儲存或傳輸的格式（儲存到檔案、記憶體緩衝區或通過網路發送）的過程。相對應地，還原序列化是將儲存或傳輸的格式恢複為原始的資料結構或對象狀態的過程。

   • RPC（遠端程序呼叫）庫是一個提供處理序間通訊的軟體庫，它允許C++程式執行跨網路的函數或方法，就像調用本地函數一樣。RPC庫可以屏蔽網路傳輸、序列化、還原序列化、路由等諸多細節，使得開發人員可以專註於實現商務邏輯。

   • HTTP超文字傳輸通訊協定 (HTTP)是一種用於分布式、協作式和超媒體資訊系統的應用程式層協議。coro_http是C++20協程實現的高效能易用的HTTP庫，包括HTTP服務端和HTTP用戶端，可以協助使用者快速開發HTTP應用。

   1. 執行以下命令，安裝基礎庫yaLanTingLibs。

      sudo yum install -y yalantinglibs-devel

   2. 使用基礎庫yaLanTingLibs序列化、RPC和HTTP。

      使用yaLanTingLibs序列化庫

      1. 執行以下命令，建立test.cpp檔案。

         sudo vim test.cpp

      2. 按i鍵進入編輯模式，複製並粘貼以下內容。

         #include <iostream>
         #include "ylt/struct_pack.hpp"
         struct person {
           int age;
           std::string name;
         };
         int main() {
           person tom{.age=20,.name="tom"};
           auto buffer = struct_pack::serialize(tom);
           auto tom2 = struct_pack::deserialize<person>(buffer);
           std::cout<<"age: "<<tom2.value().age<<", name: "<<tom2.value().name<<std::endl;
           return 0;
         }

      3. 按 Esc 鍵，輸入:wq後按Enter鍵，儲存配置。

      4. 執行以下命令，編譯器。

         clang++ test.cpp -std=c++20 -o test

      5. 執行以下命令，執行程式。

         ./test

         結果如下圖所示，表明程式執行成功。

         

      使用C++基礎庫RPC庫

      1. 執行以下命令，在服務端建立代碼檔案server.cpp。

         sudo vim server.cpp

      2. 按i鍵進入編輯模式，複製並粘貼以下內容。

         #include "ylt/coro_rpc/coro_rpc_server.hpp"
         std::string ping(std::string ping) {
          return "Receive: " + ping + ". Return pong.";
         }
         int main() {
          coro_rpc::coro_rpc_server server{1 , 8801};
          server.register_handler<ping>();
          return server.start();
         }

      3. 按 Esc 鍵，輸入:wq後按Enter鍵，儲存配置。

      4. 執行以下命令，在用戶端建立代碼檔案client.cpp。

         sudo vim client.cpp

      5. 按i鍵進入編輯模式，複製並粘貼以下內容。

         #include <iostream>
         #include "ylt/coro_rpc/coro_rpc_client.hpp" 
         std::string ping(std::string);
         async_simple::coro::Lazy<void> example(){
             coro_rpc::coro_rpc_client client;
             auto ec = co_await client.connect("localhost","8801");
             assert(!ec);
             auto ret = co_await client.call<ping>("ping");
             std::cout << ret.value() << std::endl;
             co_return;
         };
         int main(){
             async_simple::coro::syncAwait(example());
             return 0;
         }

      6. 按 Esc 鍵，輸入:wq後按Enter鍵，儲存配置。

      7. 在服務端執行以下命令，編譯服務端程式。

         clang++ server.cpp  -I /usr/include/ylt/thirdparty -std=c++20  -o server -lpthread

      8. 在用戶端執行以下命令，編譯用戶端程式。

         說明

         編譯前，請確保用戶端已安裝Alibaba Cloud Compiler並匯入環境變數。具體操作，請參見Alibaba Cloud Compiler編譯。

         clang++ client.cpp  -I /usr/include/ylt/thirdparty -std=c++20  -o client -lpthread

      9. 在服務端/用戶端執行以下命令，啟動服務端和用戶端。

         ./server & ./client

         結果如下所示。這些日誌描述了伺服器從啟動監聽、用戶端發送請求、伺服器處理請求以及用戶端關閉串連的全過程。

         

      使用C++基礎庫HTTP庫

      1. 執行以下命令，在服務端建立代碼檔案http.cpp。

         sudo vim http.cpp

      2. 按i鍵進入編輯模式，複製並粘貼以下內容。

         #include <iostream>
           
         #include "ylt/coro_http/coro_http_client.hpp"
         #include "ylt/coro_http/coro_http_server.hpp"
         
         using namespace std::chrono_literals;
         using namespace coro_http;
         
         async_simple::coro::Lazy<void> basic_usage() {
           coro_http_server server(1, 9001);
           server.set_http_handler<GET>(
               "/get", [](coro_http_request &req, coro_http_response &resp) {
                 resp.set_status_and_content(status_type::ok, "ok");
               });
         
           server.async_start();
           std::this_thread::sleep_for(300ms);
         
           coro_http_client client{};
           auto result = co_await client.async_get("http://127.0.0.1:9001/get");
           assert(result.status == 200);
           assert(result.resp_body == "ok");
           for (auto [key, val] : result.resp_headers) {
             std::cout << key << ": " << val << "\n";
           }
         }
         
         int main() {
           async_simple::coro::syncAwait(basic_usage());
         }

      3. 按 Esc 鍵，輸入:wq後按Enter鍵，儲存配置。

      4. 執行以下命令，編譯HTTP程式。

         clang++ http.cpp -I /usr/include/ylt/thirdparty -std=c++20 -o http -lpthread

      5. 執行以下命令，執行HTTP程式。

         ./http

         結果如下圖所示，表明程式執行成功。