VSCODE调试RDKit内核的方法步骤(C++)

编辑: admin 分类: c#语言 发布时间: 2022-03-15 来源:互联网
目录
  • 安装 RDKit 所需环境
  • 配置 VSCode 使其能 Debug
    • 配置 Intellisense
  • 配置 CMake
    • 新建调试文件进行调试
      • Anaconda 环境问题
        • 参考资料

          在研究 RDKit 的一些算法的时候,总希望能够“进入到代码中”看这些变量到底是什么,哪些代码块会被执行。可 RDKit 的编译比较复杂,如果是 Python 的部分,那么可以直接在 VSCode 中进行调试,记得在 launch 中设置 “justMyCode: false",详见该问题。但如果想要调试 C++ 的部分,则就复杂很多,需要是用调试模式重新编译 RDKit 的源码。对于没有用过VSCode 编译 C++ 项目的小伙伴来说,这里有很多坑需要踩。

          这个过程可以分为三个部分:安装 RDKit 所需环境,安装 VSCode 相应插件, 写调试代码编译

          安装 RDKit 所需环境

          源码安装 RDKit 一直是一件麻烦事,在过去我们不得不自己安装所需依赖,包括 Numpy,Boost,CMake 好在现在有了 Anaconda,让安装依赖变得省心很多。不过 Anaconda 也是把双刃剑,笔者遇到由于不同环境被 CMake 混乱使用导致一些潜在的问题,这个在最后提到。

          我们可以参考 RDKit 官方文档进行环境安装 https://www.rdkit.org/docs/Install.html#how-to-build-from-source-with-conda

          笔者使用 MacOS 测试,而且已经安装上了 Anaconda,于是想要创建一个新环境

          conda create -n rdkit-dev
          conda activate rdkit-dev
          conda install numpy matplotlib
          conda install cmake cairo pillow eigen pkg-config
          conda install boost-cpp boost py-boost
          

          笔者的 Anazonda 装在 /Users/zealseeker/opt/anaconda 中,所以该环境对应的是:

          export PYROOT=/Users/zealseeker/opt/anaconda/env/rdkit-dev

          另外注意到新建的环境用的是 python3.9,下面会用到。
          然后下载源码到一个目录,笔者一般将所有用 git 下载的项目都放到 Documents/git 这个目录下。

          cd /Users/zealseeker/Documents/git
          git clone https://github.com/rdkit/rdkit.git
          cd rdkit
          

          到这一步已经可以了,但为了确保 RDKit 的安装一切会顺利,不妨先尝试编译一把。下面写 3.9 就是因为我们装的是 Python 3.9。与官方介绍不同的是,由于我们只需要调试里面的源代码,一些可有可无的功能就不需要激活了。按道理这这样配置编译会顺利通过(如果不并行,可能会编译一个小时…)

          mkdir build
          cd build
          cmake -DPYTHON_INCLUDE_DIR=$PYROOT/include/python3.9  \
            -DRDK_BUILD_AVALON_SUPPORT=OFF \
            -DRDK_BUILD_CAIRO_SUPPORT=OFF \
            -DRDK_BUILD_INCHI_SUPPORT=OFF \
            ..
          make -j6 # 或着不并行,就用 make,但会慢很多
          

          配置 VSCode 使其能 Debug

          首先先要让 VSCode 支持 C++ 和 CMake,需要安装 C++ extension for VS Code 和 CMake Tools extension for VS Code 这两个插件。装完后需要进行一下配置,非常关键:

          配置 Intellisense

          虽然说这个不配置问题应该不大,但可能发现编辑器到处都是 problem 和波浪线,因为编辑器不知道应该去哪里找头文件,具体可参考这里。

          以下是笔者的配置方法:在 .vscode 下创建 c_cpp_properties.json 文件,在里面添加:

          {
              "configurations": [
                  {
                      "name": "Mac",
                      "includePath": [
                          "${workspaceFolder}/Code", "/Users/zealseeker/opt/anaconda3/envs/rdkit-dev/include",
                          "/Users/zealseeker/opt/anaconda3/envs/rdkit-dev/include/python3.9",
                          "/Users/zealseeker/opt/anaconda3/envs/rdkit-dev/lib/python3.9/site-packages/numpy/core/include"
                      ],
                      "defines": [],
                      "macFrameworkPath": [
                          "/Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX.sdk/System/Library/Frameworks"
                      ],
                      "compilerPath": "/usr/bin/clang",
                      "cStandard": "c17",
                      "cppStandard": "c++17",
                      "intelliSenseMode": "macos-clang-x64"
                  }
              ],
              "version": 4
          }
          

          主要配置的就是 includePath,这里需要加入 RDKit 源代码目录 (Code),Anaconda 的 include,Anaconda 的 Python 以及 Anaconda 的 Numpy。按理配置完后就能看到所有的错误和波浪号都消失了(可以随便打开个 cpp 文件看下是否有错误),如果还有错误,则需要具体看是什么。(Windows 貌似会复杂点,具体参考官方文档。)

          配置 CMake

          打开 CMake Tools extension for VS Code 这个插件的配置,点击设置按钮 - 扩展设置,就会进入到 VSCode 的设置界面并已经用 @ext:ms-vscode.cmake-tools 进行筛选了。然后看到有 User 和 Workspace 两个选择,前者可以认为是全局设置,后者为项目设置,我们选择后者。需要修改如下几个选项:

          • Cmake: Cmake Path

          由于我们用的是 Anaconda 环境下的 CMake,尤其如果像笔者这样通过新增环境得到的,可能 CMake 没有被加入到 Path 环境变量。检查的方法是在 terminal 里输入 which cmake,如果出现 cmake not found,则说明未加入到环境变量,需要手动配置,笔者的 CMake 在:/Users/zealseeker/opt/anaconda3/envs/rdkit-dev/bin/cmake,所以将该路径加入到配置中即可。而如果用的是 base 环境,则可能不需要配置,因为 CMake 已被加入到环境变量。如果发现该 CMake 并非之前在 Anaconda 装的那个,则仍然需要配置,否则可能会出现寻找错误的库的问题,详见最后一节。

          • Cmake: Configure Args

          这个对应执行 CMake 时的参数,即那些 -DXXXX=xxx 的内容,笔者为了图方便,仅配置了 Python

          -DPYTHON_INCLUDE_DIR=/Users/zealseeker/opt/anaconda3/envs/rdkit-dev/include/python3.9
          

          也可以根据需要将诸如 -DRDK_BUILD_CAIRO_SUPPORT=OFF 也加进去,尤其是如果后续发现编译时在 CAIRO 的地方出错了,则可以考虑禁用它。

          小贴士,我们可以查看 .vscode 下是否有 settings.json 文件,并且该文件中是否有下面两个配置以判断是否配置成功。

          {
              "cmake.cmakePath": "/Users/zealseeker/opt/anaconda3/envs/rdkit-dev/bin/cmake",
              "cmake.configureArgs": [
                  "-DPYTHON_INCLUDE_DIR=/Users/zealseeker/opt/anaconda3/envs/rdkit-dev/include/python3.9"
              ]
          }
          
          • 编译(可选)

          全都配置完全,可以考虑先 Build 一下,看看有没有问题,按一下底部状态栏的 Build 按钮则会自动开始编译(需要不少时间)。如果未能编译完成,则需要检查其错误,看是哪里出了问题。

          新建调试文件进行调试

          笔者在根目录下创建了个 debug 文件夹,并在里面创建了 test.cpp 和 CMakeLists.txt 两个文件。test.cpp 自然是用于调试的文件,新建 main 函数,传入苯的 SMILES,将其转化成 RWMol 对象。非常简单的操作,仅仅是用于证明可以进入调试状态。

          #include <GraphMol/SmilesParse/SmilesParse.h>
          #include <GraphMol/Depictor/RDDepictor.h>
          using namespace RDKit;
              
          int main( int argc , char **argv ){
              std::cout << "Importing benezene";
              std::string smi = "c1ccccc1";
              RWMol *newM;
              newM = SmilesToMol(smi, 0, true); 
              return 0
          }
          

          CMakeLists 笔者是参考了 RDKit 的例子,个人感觉不是最好,毕竟原例子并不需要我们同时编译 RDKit 源码和测试代码,而是作为“已安装 RDKit 该如何调用其 C++ 接口”的例子,但笔者能力有限,只能很僵硬地照搬。路径基本写死,比如 library 在 $RDBASE/build/lib 里(因为只编译未安装,所以库都会在 build 文件夹下)

          cmake_minimum_required( VERSION 3.5 )
          
          project(RDKitSV)
          
          set(RDBASE "/Users/zealseeker/Documents/git/rdkit")
          set(CMAKE_MODULE_PATH ${CMAKE_MODULE_PATH} "${RDBASE}/Code/cmake/Modules")
          set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
          find_package( Boost COMPONENTS iostreams filesystem system)
          include_directories ( ${RDBASE}/Code)
          link_directories ( ${RDBASE}/build/lib )
          set(RDKit_LIBS RDKitFileParsers RDKitSmilesParse RDKitDepictor
                  RDKitRDGeometryLib RDKitRDGeneral RDKitSubstructMatch RDKitSubgraphs
                  RDKitMolDraw2D RDKitGraphMol RDKitDistGeometry RDKitDistGeomHelpers
                    RDKitMolAlign RDKitOptimizer RDKitForceField RDKitForceFieldHelpers
                  RDKitAlignment RDKitForceField  RDKitMolTransforms RDKitEigenSolvers )
          find_package (Threads)
          set(RDKit_THREAD_LIBS Threads::Threads)
          
          set( LIBS ${RDKIT_LIBRARIES} Boost::iostreams ${RDKit_THREAD_LIBS} z  )
          include_directories(${RDKIT_INCLUDE_DIR})
          add_executable( TestMol test.cpp )
          target_link_libraries( TestMol ${LIBS} ${RDKit_LIBS})

          然后在根目录的 CMakeLists.txt 里的最后面增加一行,将 debug 文件夹加入到编译内容中。

          add_subdirectory(debug)
          

          此时万事俱备,再次点击状态栏的 Build 按钮即可进行最终的编译,如果之前已经在配置好
          VSCode-Cmake 后编译过一次,则这次会很快。编译完后,我们就可以调试了,调试前确定调试目标是否正确:在 Build 的右边分别有 debug(一个虫子)和 run(运行按钮),再右边是运行目标(launch target),要确定其为 TestMol,如果不是,则需要点击选择并输入 TestMol,它应该在 $rdkit/build/debug/TestMol。

          最后点击小虫子即可进行调试,并记得加断点,确定可以正常调试。

          Anaconda 环境问题

          由于笔者电脑里有多个 Anaconda 环境导致 CMake 在寻找库的时候可能会找错地方,因此一定要检查 CMake 是否找对了,尽管理论上找错了问题也不大,但至少当最后编译或者运行时报错时可以有据可循。

          笔者在 Anaconda 的 base 环境和 rdkit-dev 环境中都有 Boost,而除了 rdkit-dev 中有 CMake 外,自己也下载了个 CMake。笔者发现如果用自己下载的 CMake 编译,会导致其寻找的是 base 环境下的 Boost (因为 VSCode 编译时并不会激活 rdkit-dev 环境)。因此一定要使用 rdkit-dev 下的 CMake,即确保 Boost 所在 Anaconda 环境和 CMake 是同一个。

          另外,笔者在编辑器中还看到下述问题,尽管其不影响编译与调试,但说明 CMake 在寻找库时仍然选择了错误的地方。可惜笔者一直不知如何修复,若有大神还请留言协助。该问题说明 CMake 在寻找 libcairo 时寻找的是 base 环境,而其他库在 rdkit-dev 和 build 中,他们之间可能存在相互依赖关系。解决方法应该是让 libcairo 去 rdkit-dev 中找,而不是 base 环境,可并不知道如何设置这个寻找路径优先级。

          CMake Warning at Code/cmake/Modules/RDKitUtils.cmake:49 (add_library):Cannot generate a safe runtime search path for target MolDraw2D because
          there is a cycle in the constraint graph:
          
            dir 0 is [/Users/zealseeker/Documents/git/rdkit/build/lib]
            dir 1 is [/Users/zealseeker/opt/anaconda3/envs/rdkit-dev/lib]
              dir 2 must precede it due to runtime library [libcairo.dylib]
            dir 2 is [/Users/zealseeker/opt/anaconda3/lib]
              dir 0 must precede it due to runtime library [libRDKitChemReactions.1.dylib]
              dir 1 must precede it due to runtime library [libboost_system.dylib]
          
          Some of these libraries may not be found correctly.

          参考资料

          https://code.visualstudio.com/docs/cpp/cmake-linux

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