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ROOT/入门/使用 ROOT 的多种方式

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在本节中，我们将了解在 ROOT 中执行代码的多种方法。

ROOT 命令行

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如果您在终端上启动 ROOT 会话，您将获得一个解释器，它会接受您的代码并逐行执行。例如，让我们尝试“Hello World”程序

root [0] cout << "hello world!" << endl;
hello world!

嗯，这很简单吧？让我们看看发生了什么。当您按下回车键时，第 0 行（由开头处的 root [0] 指示）被发送到 CINT，它会立即执行它。CINT 是由 Goto 正治（安捷伦科技）、Philippe Canal 和 Paul Russo（费米实验室）以及 Leandro Franco、Diego Marcos 和 Axel Naumann（CERN）开发的 C++ 解释器[1]。解释器是一种软件，它逐行执行代码，而不是一次编译所有代码。这具有不必等待编译器并且可以立即看到/检查结果的优点。另一方面，解释代码比执行编译后的代码要慢得多。

即使您在命令完成之前就按下了回车键，解释器也能智能地等待您完成命令。当输入循环时，这很有用，我们可以在以下示例中看到

root [1] Float_t u = 0.0;
root [2] for (Int_t i = 0; i < 10; i++) {
root [3] u = 2.0 * cos(u) - sin(u);
root [3] if (u >= 0) {
root [4] cout << u << " is positive" << endl; }
root [5] else {
root [6] cout << u << " is negative" << endl; }
root [7] }
2 is positive
-1.74159 is negative
0.645519 is positive
0.995963 is positive
0.248108 is positive
1.69319 is positive
-1.23669 is negative
1.60055 is positive
-1.05906 is negative
1.85128 is positive

请注意，我在这里使用了机器无关类型 Float_t 和 Int_t，它们在任何机器上都是相同的。

您还应该注意到 cout、sin() 和 cos() 按预期工作，即使我们从未包含相应的头文件或解析命名空间。这是因为代码没有被编译，CINT 知道标准 C++ 函数。

(制作和) 修正错误

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使用 ROOT 命令行的另一个好处是，如果您犯了错误，您会立即得到通知并可以轻松地纠正它。

root [8] cout < "watch out!" << endl;
Error: operator< not defined for basic_ostream<char,char_traits<char> > (tmpfile):1
*** Interpreter error recovered ***
root [9] cout << "watch out!" << endl;
watch out!

在这个例子中，我在第 0 行忘记了第二个 <。解释器告诉我，我可以通过按向上箭头键来调用最后一行，纠正错误并再次执行它。

应该说，CINT 非常宽容，允许您使用通常无效的 C++ 输入。但是，我明确建议不要使用此选项，因为它会使您的代码看起来很奇怪，难以理解，更容易失败，并且如果以后想要编译，则无法编译。因此，这些“功能”将不会在此处介绍。

自动完成

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另一个非常有用的工具是自动完成。例如，尝试输入 TRa，然后按 Tab 键。该词将完成为 TRandom，这仍然是模棱两可的。如果您再次按下 Tab 键，您将看到解释器知道的四种可能性。它们是随机类 TRandom、TRandom1、TRandom2 和 TRandom3。我们稍后会看到它们有什么用。

特别是如果您想尝试一些新东西，并且不确定要使用哪些名称，这可以提供巨大的帮助。

练习：尝试交互式 ROOT
在交互式 ROOT 会话中：用 机器无关 ROOT 类型 Double_t 填充一个包含 100,000,000 个 64 位浮点数的数组，用随机数填充。计算数组的平均值并将其打印到控制台。注意计算时间。

提示：您可以通过创建一个指向 TRandom 类实例的指针来获得随机实数。（构造函数将一个任意整数作为初始化。）然后您可以调用方法 TRandom::Rndm() 来获取一个简单的伪随机数，该随机数均匀分布在 0 和 1 之间。例如

TRandom *R = new TRandom(time(0));  // create a pointer to a new instance of TRandom in the heap
cout << R->Rndm() << endl;
[解决方案]

ROOT 宏

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您现在已经了解了如何使用 ROOT 命令行。这很好，特别是如果您想尝试一些东西，并且不确定语法。但是，如果您要解决更复杂的问题，您可能希望将您的代码保存在一个可以编辑和多次执行的文件中。那么还有什么比将命令存储在一个脚本文件中并告诉 ROOT 执行它们更方便的呢？我们开始吧

创建一个名为 helloscript.cc 的文本文件。在这个文件中，您可以放置您在会话期间可能键入的任何命令。为了简单起见，让我们先做“Hello World”这件事。在这种情况下，您将编写

void helloscript()
{
  cout << "hello world!" << endl;
}

脚本文件必须包含一个名为与文件相同的 void 函数。当 ROOT 执行您的脚本文件时，它将调用此函数。为此，请在您保存脚本的目录中打开 ROOT 会话并说

root [10] .x helloscript.cc
hello world!

请注意，代码仍然逐行解释，而不是编译。除了您必须将所有内容放在 void 函数中之外，与使用命令行没有区别。特别地，不需要解析命名空间（例如，对于 iostream 中的 cout）。

传递参数

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您可以将参数传递给您调用的宏。考虑以下脚本

void hello(Int_t times)
{
  for (Int_t i = 0; i < times; i++)
  {
    cout << "hello world!" << endl;
  }
}

您可以通过以下方式调用它

root [11] .x hello.cc(3)
hello world!
hello world!
hello world!

甚至可以重载函数。例如，我们可以定义 void hello() 和 void hello(Int_t times)。现在，这两个调用中的任何一个

root [12] .x hello.cc

和

root [13] .x hello.cc(3)

都是合法的。

练习：解释型 ROOT 宏
  1. 考虑在先前练习中解决的问题。现在编写一个脚本，执行与该脚本相同的事情，并将其作为解释型宏执行。它运行得更快吗？
  2. 修改脚本，以便用户可以将要创建的随机数数量作为参数传递。
  3. 重载宏，以便仍然可以传递数字数量，但如果未给出参数，则将生成 100,000,000 个数字。
[解决方案]

动态编译代码

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宏对于您在开始时想要做的几乎所有事情都很好。但它们有一个巨大的缺点：它们运行缓慢！（有些人还观察到在某些情况下出现奇怪的行为&#133;）然而，ROOT 实现了非常复杂的例程，以确保充分利用机器的资源。要使用它们，您必须编译您的代码。

我们只是看一下我们之前编写的脚本。为了使其成为有效的 C++，我们现在必须了解命名空间和头文件。（如果您以前使用过 CINT 仍然接受的混乱代码——我警告过您——那么您现在必须纠正它。否则 AcLiC 将无法编译。）因此，我们修改后的文件应该看起来像这样

# include <iostream>

using namespace std;

void helloscript()
{
  cout << "hello world!" << endl;
}

现在我们可以通过以下方式执行它

root [14] .x helloscript.cc+

当然，输出结果是一样的。末尾的“+”告诉 ROOT 在运行之前编译代码。这是由一个名为 ACLiC（“Automatic Compiler of Libraries for CINT”）的程序完成的。ACLiC 是一个智能工具，它利用您安装的编译器构建并重用来自编译代码的库。但是，您也可以通过在末尾添加“++”来告诉 ACLiC 即使不需要也从头构建库。

另一个好消息是，即使您以 ACLiC 可以编译的方式修改了脚本，仍然可以

  • 传递参数。语法：.x <script>.cc+(<parameter>)
  • 通过 CINT 解释它，而无需编译。
练习：编译后的 ROOT 宏
使用 您之前编写的脚本 并修改它，以便它可以通过 ACLiC 作为编译后的宏运行。
  • 确保使用和不使用参数调用都仍然有效。
  • 在您更改脚本后，它还能被 CINT 解释吗？
  • 编译后的宏对于 100 000 000 个数字的性能如何？对于 5 个数字，哪种更快？
[解决方案]

构建独立应用程序

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运行 ROOT 代码最先进的方式是将其制作成独立应用程序。请记住，ROOT 本质上是一组 C++ 类。这些类可用于构建全新的应用程序，这些应用程序可以编译和执行，而无需再依赖原始的 ROOT 安装。我将展示如何使用 g++ 进行编译。

要在我们的文件上运行 g++，它必须符合 C++ 标准。特别是，它必须包含一个 int main() 函数。当然，可以简单地将以前的 void 方法重命名，但有一个更优雅的方法。如果我们重命名该函数，则代码可以编译，但不再可以解释。（在解释代码中不允许使用名为 int main() 的函数，因为它会与 CINT 的内部函数冲突。）值得庆幸的是，CINT 定义了预处理变量 __CINT__。了解这一点后，我们可以添加一个 main 函数，该函数只有在 g++ 处理代码时才可见，而在 CINT 处理代码时不可见。以下是一个示例

# include <iostream>

using namespace std;

void hello()
{
  cout << "hello world!" << endl;
}

# ifndef __CINT__
int main()
{
  hello();
  return 0;
}
# endif

从 CINT 的角度来看，该文件根本没有改变。当 g++ 编译它时，它将使 main 调用 void 函数，这正是 CINT 通常会做的事情。

要编译该文件，请说

g++ -o hello hello.cc `root-config --cflags --glibs`

然后用以下命令执行它

./hello

根本不需要关心 ROOT。在编译时，ROOT 会为您确保所有链接都正确设置。

但是，您可能会有点失望，因为我们实际上写的只是一个 hello world 程序，它根本没有使用任何 ROOT 资源。好吧，这里还有一个简单的示例，它使用内置的数据类型 Double_t 和随机类 TRandom。

# include <iostream>
# include "TRandom.h"

using namespace std;

void test()
{
  TRandom *rnd = new TRandom(time(0));
  Double_t x = rnd->Rndm();
  cout << "x = " << x << endl;
}

# ifndef __CINT__
int main()
{
  test();
  return 0;
}
# endif
练习：一个简单的独立应用程序
再次考虑 您应该之前编写的代码 以计算一组随机数的平均值。现在，最后但并非最不重要的一点是，将其制作成一个独立的应用程序，并使其独立于任何 ROOT 会话运行。确保参数传递仍然有效。检查应用程序的性能。还要注意您的修改不会干扰 CINT 或 ACLiC 的解释或即时编译。
[解决方案]

参考文献

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  1. ↑ CERN: CINT. http://root.cern.ch/drupal/content/cint
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