用include what you use拯救混乱的头文件

背景

面对大型C/C++项目的时候，混乱的头文件引用，经常会有一种剪不断理还乱的感觉。长年累月的项目迭代，需求更新。导致头文件未能及时随着代码的变动而更新，成为了冗余的负担。这会增加整体项目的编译时间。如果没有一个工具来帮助我整理这些头文件，我是绝对不会动一丝整改他们的想法。幸运的是，有一个工具可以满足我们的要求–include what you use.

简介

在各种C/C++编码规范中，一般都会提到几点：

禁止包含用不到的头文件

用不到的头文件被包含的同时，引入了不必要的依赖，增加了模块之间的耦合度，只要该头文件修改，代码就会重新编译。

头文件应该自包含

如果一个文件包含某个头文件。想要正常工作，还必须包含另外一个头文件，这会增加使用的负担。

所以这也是整理头文件的意义。
这也是使用include-what-you-use（下称IWYU）的初衷。

安装

附上此项目的主页
https://github.com/include-what-you-use/include-what-you-use
IWYU依赖Clang，而且它针对Clang的各个版本都有自己对应的版本。所以在安装IWYU的时候，首先需确定你的Clang是什么版本。由于本人之前未曾安装过Clang，所以首先要安装Clang.

Clang的安装

建议直接源码编译，减少符号不兼容等奇怪的错误
克隆llvm仓库

git clone https://github.com/llvm/llvm-project.git

切到想要编译的llvm版本

cd llvm-project
git checkout llvmorg-14.0.0

构建LLVM和Clang

cd llvm-project
mkdir build && cd build
cmake -DLLVM_ENABLE_PROJECTS=clang -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -G “Unix Makefiles” …/llvm
make -j48

IWYU安装

克隆IWYU仓库

git clone https://github.com/include-what-you-use/include-what-you-use.git
cd include-what-you-use

切换到与clang对应的分支，由于刚才安装的是14.0的版本，因此这里也切换到对应版本

git checkeout clang_14

在IWYU上一层创建文件夹build

mkdir build && cd build
cmake -G “Unix Makefiles” -DCMAKE_PREFIX_PATH=…/llvm/llvm-project/llvm/ …/include-what-you-use/

CMAKE_PREFIX_PATH指向刚才构建的llvm目录。如果构建成功，你会看到

开始编译IWYU

cd …/include-what-you-use/
make -j48

编译成功

如果希望更方便的使用iwyu，可以将其bin加入环境变量中，我是创建了一个软链接到/usr/bin目录下

ln -s /the/path/of/include-what-you-use/bin/include-what-you-use /usr/bin/iwyu

如果一切妥当，就可以用iwyu -v来检查是否安装成功了

使用

这里介绍一下在Clion环境下，如何使用IWYU
打开Clion->File->Setting->Build,Execution,Deployment页面

• 设置编译器
  在官方文档中，介绍使用IWYU的时候，使用Clang作为编译器。通过亲自实践发现，在14.0版本下，Gcc 7.3.1也是可以使用IWYU的。
  在Toolchains中设置Clang的路径，由于我Gcc也可以运行，所以并没有更改
  

• 设置编译选项
  ->Cmake设置页面。
  新建一个编译模板名为Debug-iwyu，重点是在Cmake options中添加 -DCMAKE_CXX_INCLUDE_WHAT_YOU_USE=iwyux 其中iwyu为你环境中实际include-what-you-use可执行文件的路径
  

• 编译项目
  在编译项目的界面选择刚刚创建的编译模板Debug-iwyu
  
  OK,一切准备就绪，就可以开始编译了。

• 结果处理
  这里举了一个很简单的例子，main.cpp包含了三个用不到的头文件
  
  然后iwyu在编译的过程中会提醒我们这三个头文件应该被移除
  
  但是真实的大型项目中，肯定会有很多的提醒，一个一个去手动修改。依然是个机械的苦力活，所以在iwyu项目中，提供了一个可以辅助自动修复的脚本fix_includes.py。可以参照项目主页的使用方法，来帮助自动修复。

• [1] IWYU主页

• [2] Clang构建指导