.NET Core 3.0 の単一実行可能ファイル生成を手なずける

.NET Core 3.0 の単一実行可能ファイル生成

先日、公式リリースとなった .NET Core 3.0。

その新機能のひとつとして「単一ファイルの実行可能ファイル」を発行する機能がある。

これまでは、C# や VB、F# など .NET Core プラットフォームのプログラムをビルド・発行した場合、その最終成果物は、各種 .dll ファイル群がごちゃっと発行先フォルダに出力されるだけであった。

それが、.NET Core 3.0 の新機能「単一実行可能ファイル生成」を用いると、発行先フォルダには、たったひとつだけの実行可能ファイルが生成されるだけとなり、配布などの取り扱いが容易になる。

(なお、本機能の動作原理は、たとえて言うならば tar のような、どうやらある種の "アーカイブ" として必要 .dll ファイル群を単一実行可能ファイル内に収録しているようである)

もっとも、これまでも ILMerge や ILRepack などなど、.NET プラットフォームのバイナリを単一ファイルにまとめる手法やツールは存在していた。

とはいえ、.NET Core SDK 本体に類似の機能が標準で搭載されており、すぐに使える点は大変便利である。

ということで、Windows OS 上で Visual Studio 2019 を使った開発体制にて、「単一実行可能ファイル生成」を実際に試してみた。

まずは動作を確認

まずは試しにということで、Visual Studio 2019 のプロジェクトテンプレートから .NET Core コンソールアプリケーション (今回は言語は C#) を生成。

"Hello World" を表示するだけの C# プログラムだ。

そして下記記事を参考に、.csproj ファイルに2行書き加えてみる。

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

<PropertyGroup>

<OutputType>Exe</OutputType>

<TargetFramework>netcoreapp3.0</TargetFramework>

<PublishSingleFile>true</PublishSingleFile>

<RuntimeIdentifier>win10-x64</RuntimeIdentifier>

</PropertyGroup>

</Project>

まずはここまででビルドして実行してみる。まぁ、普通に成功することを確認。

続けて、いよいよ発行である。

Visual Studio 2019 上の開発作業ということで、Visual Studio 上でフォルダへの発行プロファイルを作成し(下図)、発行を実行。

すると、手順どおりにやっているのだから当たり前であるが、無事、発行先には .exe ファイルがひとつだけ生成された。(実行環境に 64bit Windows10 OS を指定しているので、生成される実行可能ファイルは拡張子 .exe の PE ファイルである。)

なお、たかが "Hello World" を表示するだけのコンソールアプリケーションであるが、その実行可能ファイルのサイズは 65.8MB になってしまった。

まぁ、ターゲットランタイムがポータブルでない、且つ、配置モードが自己完結 (Self-Contained) な発行成果物を、非圧縮でアーカイブしているだけのようなものなので、こんなものだろう。

他の OS 用にも発行できる

なお、.NET Core といえばクロスプラットフォームである。

ということで、上記プロジェクトを、例えば 64bit Linux 用に単一実行可能ファイルを発行したい場合はどうするか?

これはもう、何も難しいことはない。

ただただ単純に、ターゲットランタイムとして "linux-64" を指定した発行プロファイルを作成して、その発行プロファイルで発行すれば良いだけである (下図)。

だがしかし、そのプロジェクト、Windows 専用になってない?

さてところで、上記までの手順だと、プロジェクトファイル内にターゲットランタイム指定が記載されているため、発行ではなくビルドの時点でも、64bit Windows10 用のバイナリを吐くように規定されてしまっている。

このようなプロジェクトファイルを、Linux や macOS など他の OS 上でビルドするとどうなるか?

まぁ、実はビルドは成功する。

だが、さすがに実行まではできない。

(※実は、Windows10 上の Windows Subsystem for Linux, いわゆる WSL の中だと実行できてしまったりもするのだが、それはまた別の話。)

かといって、ターゲットランタイムの指定をプロジェクトファイル内から記述削除し、ポータブル形式でてビルドしようとしても、今度はビルドが下記エラーで失敗するようになってしまう。

error NETSDK1097:

RuntimeIdentifier を指定せずにアプリケーションを単一ファイルに発行することはサポートされていません。

RuntimeIdentifier を指定するか、PublishSingleFile を false に設定してください。

".NET Core といえばクロスプラットフォームである" といっておきながら、これはいただけない。

どうしたものか?

発行プロファイルで指定する

答えは

「単一実行可能ファイル生成の指定は、プロジェクトファイル (.csproj) に書かない。代わりに発行プロファイル (.pubxml) に書く。」

である。

Visual Studio で開発していての発行プロファイルとは、その実態は、Properties フォルダ以下に配置された拡張子 .pubxml のファイルであり (下図)、プロジェクトファイル (.csproj) に対する差分である。

ということで、まずは .csproj ファイルからは、先ほど追加した単一実行可能ファイル生成およびターゲットランタイム指定の2行を削除して、元に戻す。

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

<PropertyGroup>

<OutputType>Exe</OutputType>

<TargetFramework>netcoreapp3.0</TargetFramework>

</PropertyGroup>

</Project>

次に、先に作成していた発行プロファイルを (Visual Studio の発行プロファイル編集 GUI 経由ではなく) エディタで開いて直接編集し、"<PublishSingleFile>true</PublishSingleFile>" の行を追加する。

(※ターゲットランタイム指定 ("<RuntimeIdentifier>～</RuntimeIdentifier>") は既に含まれているはず)

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<Project ToolsVersion="4.0" xmlns="http://schemas.microsoft.com/developer/msbuild/2003">

<PropertyGroup>

...

<RuntimeIdentifier>win10-x64</RuntimeIdentifier>

<PublishSingleFile>true</PublishSingleFile> <!-- ← これを追記 -->

</PropertyGroup>

</Project>

以上で OK だ。

これでこのプロジェクトは、どの OS 上であっても、ターゲットランタイム = ポータブルとしてビルド・デバッグ実行可能となる。

その上で、上記発行プロファイルを使って発行すれば、64bit Windows 10 上で直接実行可能な (.NET Core Runtime の事前インストールも不要な) 単一ファイルの実行可能ファイルが手に入る。

もちろん、他の OS 用に発行プロファイルを変更したり発行プロファイルを追加したりしてもよい。

補足1 - dotnet CLI での開発時

冒頭で示した公式ドキュメントを見ると、dotnet CLI を使う場合は、dotnet CLI 実行時のコマンドライン引数に、ターゲットランタイム指定と、単一実行可能ファイル生成指定を行なう方法が説明されている (下記例)。

> dotnet publish -r win10-x64 /p:PublishSingleFile=true

このように、やはりプロジェクトファイル内では単一実行可能ファイル生成の指定はせず、発行時に個別に単一実行可能ファイル生成の指定を行なう (この例で言えば、dotnet CLI のコマンドライン引数で指定する) のがよさそうである。

また、dotnet CLI を使った場合でも下記要領にて、今回説明したような発行プロファイルを用いた発行をすることもできる。

dotnet publish /p:PublishProfile=<ここに.pubxmlファイルのパス>

補足2 - Visual Studio 2019 の発行プロファイル編集 GUI がおかしい

ここまでわざと気づかぬフリをしてきたが、実はここまで説明してきた手順だと、本記事のスクリーンショットにもちょっと見えているが、Visual Studio 2019 の発行プロファイル編集 GUI の表示上は、配置モードが「フレームワーク依存」と表示されてしまっている。

しかし実際に発行される内容は、配置モード = 「自己完結」 (Self-Contained) な内容となっている。

実はこれ、ターゲットランタイム指定 (RuntimeIdentifier) が指定されていると、配置モード指定が明示的に設定されていない場合、どうやらビルドスクリプト上は配置モードのデフォルト値が、「フレームワーク依存」から「自己完結」に切り替わっているようなのである。

ただ、そのビルドスクリプトの仕様が Visual Studio 2019 の発行プロファイル編集 GUI には反映されていないようで、すなわち、Visual Studio 2019 の発行プロファイル編集 GUI では、配置モードの指定が明示的に設定されていない場合は「フレームワーク依存」と表示されているようだ。

ぐだぐだ書いたが、このような混乱を避けるには、配置モード指定を発行プロファイル内に明記してしまえばよい。

...

<SelfContained>true</SelfContained> <!-- ← これを明記 -->

</PropertyGroup>

</Project>

あるいは Visual Studio 2019 の発行プロファイル編集 GUI 上で、配置モードを明示的に「自己完結」に選択し直しておいても OK だ。

このように常に配置モードの指定を明示的に設定しておくようにすれば、要らぬ混乱を避けられるであろう。

なお、この逆に、配置モードを「フレームワーク依存」として明示的に設定して単一実行可能ファイル生成指定で発行したらどうなるか?

そうすると、OS に別途 .NET Core ランタイムの事前インストールが必要となるが、サイズは極小となる、そのような単一実行可能ファイルが発行先に生成される。

.NET Core SDK がインストール済みであることが前提な開発者向けのツールなど、これはこれで需要あるかもしれない。

まとめ

単一実行可能ファイル生成は、その機能の性質上、ターゲットランタイムの指定が必須である。

そのため、単一実行可能ファイル生成の指定は、プロジェクトファイルに記入するのではなく、発行プロファイルに記入しておくのが、自分的にはお勧めである。

[2019/12/29 追記]

Visual Studio 2019 v.16.4.2 で発行プロファイル編集の GUI を開いたところ、[単一ファイルの生成] チェックボックスが増えていた!

このチェックを On にすると、本記事で示したように、発行プロファイル (.pubxml) 中に "<PublishSingleFile>true</PublishSingleFile>" が書き込まれる。

もちろん、.pubxml を直接エディタで編集しても何ら問題ないが、このように GUI 上でも設定できるのはやはり便利である。