VSCode开发C、C++环境搭建系列（一）——基于Mingw-w64搭建

前言：本次系列文章详细说明基于VS Code来搭建C、C++的开发环境，本次的操作系统是Windows系统，在Windows上面，会有两种不同主流编译器，及Mingw-W64和MSVC，本文介绍第一种，是系列文章的第一篇。

概念辨析：

Mingw-w64。是 GCC 的 Windows 版本 ；

Cygwin。是一个在windows平台上运行的类UNIX模拟环境,在Windows上面提供类似与Linux的开发环境，但是需要注意的是，在Linux上面的程序并不能直接拿过来运行，而是需要在Cygwin环境之下重新编译才行；

MSYS2。是一个体验非常好的linux模拟环境，可以移植大多数linux上面的程序，起源于cygwin，是Cygwin的一个升级版本。

一、Mingw-w64介绍以及如何安装

1.1 什么是Mingw-w64？

MinGW 的全称是：Minimalist GNU on Windows 。它实际上是将经典的开源 C语言 编译器 GCC 移植到了 Windows 平台下，并且包含了 Win32API ，因此可以将源代码编译为可在 Windows 中运行的可执行程序。而且还可以使用一些 Windows 不具备的，Linux平台下的开发工具。一句话来概括：MinGW 就是 GCC 的 Windows 版本 。

以上是 MinGW 的介绍，MinGW-w64 与 MinGW 的区别在于 MinGW 只能编译生成32位可执行程序，而 MinGW-w64 则可以编译生成 64位 或 32位 可执行程序。正因为如此，MinGW 现已被 MinGW-w64 所取代，且 MinGW 也早已停止了更新，内置的 GCC 停滞在了 4.8.1 版本，而 MinGW-w64 内置的 GCC 则更新到了 6.2.0 版本。

1.2 安装Mingw-w64

Mingw-w64的安装有两种方式，在线安装和离线形式，其中在线形式有时候会遇到各种问题，比如什么cann't download repository.txt，尚没有找到好的解决办法，关于在线安装可以参考这篇文章。

MinGW-w64安装教程——著名C/C++编译器GCC的Windows版本

离线形式非常简单，解压即可以使用，不需要往外安装，但是需要选择正确合适的版本和相关配置才行，

离线下载的网址为：

https://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/?source=navbar

界面如下所示：

我们发现每一个版本里面有8个不同的文件，那到底选择哪一个呢？这里需要涉及到一些基础知识，我将在下面分别介绍。

（1）电脑的处理器架构Architecture

Architecture 是指电脑处理器是 32位 还是 64位，根据你的电脑系统做出对应选择。我的电脑处理器是 64位 的，所以我选择了 x86_64，如果你是 32位 系统，则选择 i686 即可。注意，下面是可以选择的Architecture类型：

1、i386   通常被用来作为对Intel（英特尔）32位微处理器的统称；

2、i686   是i386的子集，也是针对32位的处理器

3、x86-64   又称“AMD64”或“x64”，是一种64位元的电脑处理器架构。它是建基于现有32位元的x86架构，由AMD公司所开发。

（2）操作系统接口协议threads

这个世界上只有两种操作系统接口协议，即所谓的posix和win32，如果你想要开发 Windows 程序，需要选择 win32 ，而开发 Linux、Unix、Mac OS 等其他操作系统下的程序，则需要选择 posix 。其实是什么意思呢？就是在这两个不同的协议之下，有很多函数接口是不一样的，比如在Linux上面的C程序不能直接拿到Windows上面运行，因为有一些函数库是不一样的。

操作：我只开发在 Windows 下运行的程序，所以选择了 win32 。

（3）异常处理模型Exception

异常处理在开发中非常重要，你在开发的过程中，大部分的时间会耗在处理各种异常情况上。又分为几种情况：

x86_64 即64位处理器。如果你之前选择了 64位，则这里有两个异常处理模型供你选择，seh 是新发明的，而 sjlj 则是古老的，seh 性能比较好，但不支持 32位。 sjlj 稳定性好，支持 32位。我选择seh.

i686 即32位处理器。选择了 32位 后，则可以用 dwarf 和 sjlj 两种异常处理模型。同样的，dwarf 的性能要优于 sjlj ，可以它不支持 64位 。建议选择 dwarf 。

总结：Mingw-w64的离线文件命名格式为“architecture+threads+exception"，我选择的是上面图片中蓝色圈出来的那个。

下载之后的压缩文件大小为47M多，下载之后进行解压，解压之后大概430M多，放在任意位置即可，由于不需要安装，我将其解压到下面的文件位置：

D:\Program Files\mingw64

里面包含的文件以及文件夹有

打开里面的那个bin文件夹，里面包含几个关键的可执行程序，包括：

gcc.exe

g++.exe

mingw32-make.exe，这个就相当于是Linux下面的make.exe。单个按我们也可以创建一个他的副本，重命名为make.exe.

gdb.exe 用于调试的

现在需要将这个bin目录添加到环境变量PATH里面。然后在cmd中查看如下：

C:\Users\Administrator>gcc --version
gcc (x86_64-win32-seh-rev0, Built by MinGW-W64 project) 8.1.0
Copyright (C) 2018 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.


C:\Users\Administrator>g++ --version
g++ (x86_64-win32-seh-rev0, Built by MinGW-W64 project) 8.1.0
Copyright (C) 2018 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.



C:\Users\Administrator>mingw32-make --version
GNU Make 4.2.1
Built for x86_64-w64-mingw32
Copyright (C) 1988-2016 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later 
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

现在gcc,g++,make都可以使用了。

（4）关于异常处理，Eception Handle (EH)

sjlj ：基于 > setjmp / longjmp（SJLJ）

seh: 结构化异常处理（SEH）

dwarf :dwarf-2 , dwarf-3

 

二、做一个简单的C++程序

由于多文件的C++程序在编译的时候相对较为麻烦，本文的例子是在一个单独的CPP文件中而言的，使用vscode的主要步骤就三个步骤。

先打开VSCode，打开一个空文件夹，然后开始配置。要是本来对VSCode比较熟悉就很容易入手了。

2.1 配置编译器路径（Configure the compiler path）及其他信息

实际上会在打开的文件中打开一个.vscode的文件夹，里面会配置一个c_cpp_properties.json配置文件，配置方法：

打开命令面板，Ctrl+Shift+P 

然后输入 "C/C++：Edit Configurations (UI)" ，然后会打开一个配置的界面，有以下几个地方需要配配置：

（1）Configuration name

有三个选项可供选择. Linux, Mac, 和 Win32，默认就是Win32，不用再管这个了。

（2）编译器的路径Compiler path

这个是最核心的配置，即所谓的编译器的完整路径，比如我的路径是：

D:/Program Files/mingw64/bin/gcc.exeD:/Program Files/mingw64/bin/g++.exe

（3）编译器的参数 Compiler arguments

编译器本质上还是一个可执行程序，他有很多的命令参数可以传递，这里是一个简单的编译，可以不用设置参数，即可

（4）智能感知 IntelliSense mode

这是代码智能感知的设置，需要和我们选择的编译器MSVC，gcc(g++)，Clang，相对应，有以下几个选项可以选择，

 ${default}             

clang-x86             

clang-x64           

gcc-x86             

gcc-x64           

msvc-x86             

msvc-x64         

如果不设置则选择${default}即可。

（5）函数库的路径 Include path

这个路径就是包含各种需要的函数库以及头文件的文件夹，我们可以自己手动设置，但是如果我们已经设置好了编译器的路径，即前面的第（2）个步骤，就不用再显示给出搜索路径了，编译器会自动进行查找。我们只需要设置成默认值就可以了，如下：

${workspaceFolder}/**

这里后面跟一个 /** 符号表示会再这个目录之下的子目录递归搜索。

（6）Defines

这个我还不是很清楚到底有什么作用，直接使用默认值吧，如下：

_DEBUG
UNICODE
_UNICODE

（7）C standard

C语言的标准，当前有三个标准： c11 、c99 、 c89             

（8）C++ standard

C++语言的标准，有以下几个：c++20、 c++17 、c++14、c++11、c++03、c++98             

上面的是一些较为常规的设置，下面还有一些比较高级的设置，就不再一一说明了，直接列举如下：

Configuration provider

Windows SDK version

Mac framework path

Forced include

Compile commands

Browse: path

Browse: limit symbols to included headers

Browse: database filename

 配置之后的c_cpp_properties.json文件如下所示：

{
    "configurations": [
        {
            "name": "Win32",                                            // 对应（1）
            "includePath": [                                            // 对应（5）
                "${workspaceFolder}/**"
            ],
            "defines": [                                                // 对应（6）
                "_DEBUG",
                "UNICODE",
                "_UNICODE"
            ],
            "compilerPath": "D:\\Program Files\\mingw64\\bin\\g++.exe", // 对应（2）
            "cStandard": "c11",                                         // 对应（7）
            "cppStandard": "c++17",                                     // 对应（8）
            "intelliSenseMode": "gcc-x64"  //对应（4）
        }
    ],
    "version": 4
}

 如果要添加或者是删除某一些配置，直接删除或者更改即可。  

2.2 配置任务Tasks

这会产生一个 tasks.json 文件，这个文件会告诉VSCode，怎么去编译（build/compile）程序，所谓的任务其实就是交给编译器G++去做，让它产生一个可执行文件。怎么配置呢？

执行”终端/配置任务“菜单，或者是CTRL+Shift+P打开命令面板，输入：Tasks: Configure Default Build Task.

然后选择从模板创建tasks.json，选择其他others， 会打开一个tasks.json文件。大概会得到下面的一些内容：

{
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
      {
        "label": "build hello world",
        "type": "shell",
        "command": "g++",
        "args": ["-g", "-o", "helloworld", "helloworld.cpp"],
        "group": {
          "kind": "build",
          "isDefault": true
        }
      }
    ]
  }

下面对几个重要的概念进行解释：

（1）label：这只是一个标签，是我们能够在VSCode里面看得见的，我们可以随便自己定义名称；

（2）type：任务的类型，可以是either或者是process，如果设定为shell，则表示任务会被解释成shell命令执行（bash，cmd,powershell），如果指定成process，任务会被解释成一个进程去执行。

（3）command：实际执行的命令，这里是g++，也可以是gcc,或者是MSVC之下的cl.exe。

（4）args: 就是（3）中命令g++的命令行参数

（5）group：设置group的之之后，当按下Ctrl+Shift+B，实际上也就是菜单命令”终端/运行生成任务...“，就会执行该任务（这个任务就是编译程序）里面有两个参数，分别的含义如下：

kind：定义此任务属于的执行组。它支持 "build" 以将其添加到生成组，也支持 "test" 以将其添加到测试组。

isDefault: 设置成true的话，当按下 Ctrl+Shift+B. 任务就会执行，这很方便；如果设置成false，则需要在面板中执行：Tasks: Run Build Task.才能执行任务。

此外还有一些常见的选项，这里就不再一一列举了。我们可以自己查看，比如我想查看全部的参数，只需要自己在添加一个，输入一个引号，VSCode会自己感知，自己选择即可。

运行编译任务之后，会再当前目录下面产生一个 exe 的可执行文件，下面就可以直接执行这个可执行文件或者是调试它。

 

2.3 配置调试debug设置Configure debug settings

当我们按下F5的时候就会启动GCC的调试器，即前面介绍的gdb.exe.但是在调试之前需要配置，怎么配置呢？

执行”调试/添加配置...“，菜单，或者是再命令面板执行Debug: Open launch.json.

接下来选择 GDB/LLDB（launch） 调试环境，如果是使用MSVC编译器的话，则选择C/C++ Windows (Launch)调试环境。

然后就会打开一个launch.json文件，配置如下：

{
    // 使用 IntelliSense 了解相关属性。 
    // 悬停以查看现有属性的描述。
    // 欲了解更多信息，请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [

        {
            "name": "(gdb) Launch",   //配置的名称，在启动配置下拉菜单中显示的名称，一般不用修改
            "type": "cppdbg",         //配置类型
            "request": "launch",      //请求配置类型，可以是"launch"或者是"attach"
            "program": "${workspaceFolder}/helloworld.exe", // 可执行程序的完整路径
            "args": [],               // 可执行程序的命令行参数
            "stopAtEntry": false,     // 默认是false，如果设置成true，则就算没有设置断点，按F5开始调试，也会在程序的入口处停下，即main函数的第一句话就相当于设置了断点
            "cwd": "${workspaceFolder}", // 可执行程序的工作路径
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "MIMode": "gdb",          //"gdb"或者是"lldb"，可以将鼠标悬停在上面查看详细描述
            "miDebuggerPath": "D:\\Program Files\\mingw64\\bin\\gdb.exe", //调试器的路径所在
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "Enable pretty-printing for gdb",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ]
        }
    ]
}

上面的 2.1 、2.2 、2.3 这三个步骤就是一般的配置，配置之后就可以开始C++编程。

总结：VSCode开发C、C++的配置三部曲：

2.1 配置编译器路径（Configure the compiler path）及其他信息

产生  c_cpp_properties.json

2.2 配置任务Tasks

产生  tasks.json

2.3 配置调试debug设置Configure debug settings

产生  launch.json

三、一个简单的C++程序

新建一个helloworld.cpp文件，如下内容：

#include 
#include 
#include 

using namespace std;

//自定义一个函数
int add(int a,int b)
{
    return a+b;
}

int main()
{

    vector msg {"Hello", "C++", "World", "from", "VS Code!"};
    
    for (const string& word : msg)
    {
        cout << word << " ";
    }
    cout << endl;
    int c;
    c=add(100,200);
    printf("a+b=%d",c);
}

3.1 编译（build/compile）

执行 ”终端/运行生成任务...“ 或者是按快捷键 Ctrl+Shift+B ，则开始了编译过程，在终端会显示这样一句话：

> Executing task: g++ -g -o helloworld helloworld.cpp <

这就是使用g++进行编译的过程嘛。完成之后，会在当前目录之下出现一个helloworld.exe的可执行文件。

3.2 调试或者是执行

直接执行，按下Ctrl+F5,得到如下结果：

Hello C++ World from VS Code! 
a+b=300

或者设置断点，按F5进行调试。

 

四、GCC编译器在编译的时候如何找寻函数库与头文件

前面说了在Mingw-w64的目录之下，有include和lib等一系列的文件夹，都是编译器自带的头和库，你要的标准库头文件就在这里。对普通用户来说我们别别往里乱放东西。当然你的第三方库可以放在这里，这些目录都是mingw64会默认搜索的路径，在这两目录下也有些编译带的库。

那么GCC如何找到这里的呢，及如何搜索到的呢？

在比较老的Mingw编译器上，我们需要设置下面几个环境变量：

• C_INCLUDE_PATH            // C的头文件库，一个或者是多个路径
• CPLUS_INCLUDE_PATH  //C++的头文件库，一个或者是多个路径
• OBJC_INCLUDE_PATH      //objective-C的头文件
• LIBRARY_PATH                 // 标准库函数的路径（静态库）
• LD_LIBRARY_PATH          //  动态库

以上三个变量的路径的，而最近几版的Mingw64只要设置好bin目录环境变量(主目录下的bin目录)，编译器就会自己在以上的头和库的路径中自动查找了，但你仍然可以手动指定。

其实用户头和库无所谓放哪，都是可以用参数指定的。而且很多第三方库带pkg-config。可以轻松得到编译参数（包括了头和库的路径）

关于GCC更加详细的用法，后面会有专门的文章进行讲解的。