C/C++的编译器|编译环境

原文链接 ：   https://www.cnblogs.com/findumars/p/6250998.html

C/C++编译器的一些易混淆概念，总结一下。

关于什么是Unix-like操作系统，常见操作系统间差异，什么是操作系统接口等等，请参考《操作系统宝鉴》。

 

C/C++编译器有哪些？

 

首先是如雷贯耳的这几位仁兄，MSVC、GCC、Cygwin、MingW（Cygwin和MingW的英文发音），另外还有些小众和新秀，像ICC（Intel C/C++ Compiler）、BCC（Borland C/C++ Compiler，快销声匿迹了）、RVCT（ARM的汇编/C/C++编译器，内置在ARM的IDE——RVDS中）、Pgi编译器……其实有一大串，我们只要熟悉常用的最强大的几款就可以了。

 

 

主流C/C++编译器|编译环境简介

 

MSVC

MSVC是微软Windows平台Visual Studio自带的C/C++编译器。

优点：对Windows平台支持好，编译快。

缺点：对C++的新标准支持得少。

 

 

GCC

GCC原名GNU C Compiler，后来逐渐支持更多的语言编译（C++、Fortran、Pascal、Objective-C、Java、Ada、Go等），所以变成了GNU Compiler Collection（GNU编译器套装），是一套由GNU工程开发的支持多种编程语言的编译器。GCC是自由软件发展过程中的著名例子，由自由软件基金会以GPL协议发布，是大多数类Unix（如Linux、BSD、Mac OS X等）的标准编译器，而且适用于Windows（借助其他移植项目实现的，比如MingW、Cygwin等）。GCC支持多种计算机体系芯片，如x86、ARM，并已移植到其他多种硬件平台。

优点：类Unix下的标准编译器，支持众多语言，支持交叉编译。

缺点：默认不支持Windows，需要第三方移植才可用于Windows。

 

 

Cygwin

Cygwin是一个Windows下Unix-like模拟环境，具体说就是Unix-like接口（OS API，命令行）重定向层，其目的是不修改软件源码仅重新编译就可以将Unix-like系统上的软件移植到Windows上（这个移植也许还算不上严格意义上的无缝移植）。始于1995年，最初作为Cygnus软件公司工程师Steve Chamberlain的一个项目。

和GCC的关系：Cygwin是让Windows拥有Unix-like环境的软件而不是编译器，GCC是安装在Cygwin上的编译器。

优点：可以比MingW移植更多的软件到Windows上，对Linux接口模拟比MingW全面。

缺点：软件运行依赖cygwin1.dll，速度受点影响。

 注意：Unix-like模拟环境不是Unix虚拟环境，很多论述中都声称Cygwin是在Windows上尽可能模拟类Unix环境，这容易造成误解，好像类Unix的elf程序可以直接运行在安装了Cygwin的Windows上一样。Cygwin和Wine的思路是不同的。在Windows+Cygwin上你可以像类Unix那样使用命令行和编程，但elf等非exe格式的程序是不能被Cygwin运行的，所以Cygwin和Unix虚拟机、Wine是完全不同的，叫Unix-like环境，模拟非虚拟，是有限的选择性的模拟，请不要误解。

 

MingW

MingW（Minimalist GNU on Windows）是一个Linux/Windows下的可以把软件源码中Unix-like OS API调用通过头文件翻译替换成相应的Windows API调用的编译环境，其目的和Cygwin相同。从而把Linux上的软件在不修改源码的情况下编译为可直接在Win下执行的exe。

和GCC的关系：MingW是编译环境，不是编译器，GCC是MingW中的核心组成。

优点：在Win下可以和Linux一样的方式编译C/C++源码，可以说是Win版的GCC，其生产的Windows PE程序相比Cygwin不依赖任何第三方库，比Cygwin纯粹，理论上也更快速。

缺点：编译速度、编译出的程序在算法上可能都比MSVC慢。

注意：与Windows下其它编译器不同的是，MinGW与Linux下广泛使用的GNU近乎完全兼容，这意味着，在Linux下如何编译源代码，在MinGW中也可以以完全相同的方式编译。有些Linux下的开发人员（比如开源阵营）发布的源代码通常只提供Linux下的编译方式，而不提供Windows下的编译方式（这可能与其不熟悉windows操作系统有关），但确实有不少用户需要在在Windows下编译使用此源代码。这在种情况下，如果Windows用户想用VC、BC等编译器编译该源代码，必须重写Makefile（各种编译器所支持的Makefile不尽相同），工作量比较大不说，还很难保证不出错。MinGW的出现，提供了两个平台下的“跨平台编译方案”。MinGW与MSYS相配合，连./configure都有了。与GNU不同的是，MinGW编译生成的是Windows下的可执行文件（.exe）或库文件（.dll,.lib）——不过编译过程中的的中间文件仍然是.o文件，而不是.obj文件（这当然无所谓了，中间文件嘛，编译完成后就没有用了）。

 

 

在我们对比Cygwin和MingW之前，请先理清一件事，那就是，

如何从Unix-like系统向Windows系统移植软件？

 

现代操作系统包括Windows和Linux的基本设计概念，像进程线程地址空间虚拟内存这些都大同小异，二者之上的程序之所以不兼容，主要是它们对这些功能具体实现上的差异：

首先，是可执行文件的格式，Window使用PE的格式，并且要求以.EXE为后缀名，Linux则使用Elf。

其次，操作系统API也同，比如，Windows用CreateProcess()创建进程，而Unix-like系统则使用fork()，其他还有很多诸如spawn、signals、select、sockets等。

分析之后可知，要把Unix-like系统上的软件移植到Windows上，有几种思路：

第一种：修改软件源码并重新编译，这个方法最笨，类Unix下大量的软件要修改工作量很大，编译生成目标平台可执行文件格式。

第二种：不修改软件源码但把类Unix接口调用悄悄替换为WinAPI，还是需要重新编译，编译生成目标平台可执行文件格式。

第三种，无缝移植的运行环境，无需重新编译，在一种OS上建立另一中OS的应用软件虚拟环境（和虚拟机不一样），比如Wine（把Windows上的可执行程序直接原样移植到Linux上）。

 

Cygwin和MingW的对比

 

作为编译环境时，都依赖于GCC

用它们作编译环境、交叉编译，根本上都是因为GCC编译器的支持，它们做的工作是为GCC的编译扫除Unix-like、Windows间OS API的差异这个障碍。

 

二者都必须重新编译后实现移植，生成的程序都是PE格式

二者都不能让Linux下的程序直接运行在Windows上（无缝移植），必须通过源代码重新编译。有些人声称cygwin支持rpm的压缩包，注意，rpm压缩包其实是src.rpm，内部还是源码而非elf格式，cygwin不支持常规rpm包的安装。

 

Cygwin运行在Windows上，MingW运行在Linux或者Windows上

Cygwin是Windows上运行的Unix-like环境，MingW是运行在Linux或者Windows上的Windows PE编译环境。

 

MingW中的子项目MSys和Cygwin更像

Cygwin除了全面模拟Linux的接口（命令行，OS API），提供给运行在它上面的的Windows程序使用，并提供了大量现成的软件，更像是一个平台。MingW也有一个叫MSys（Minimal SYStem）的子项目，主要是提供了一个模拟Linux的Shell和一些基本的Linux工具。因为编译一个大型程序，光靠一个GCC是不够的，还需要有Autoconf等工具来配置项目，所以一般在Windows下编译ffmpeg等Linux下的大型项目都是通过Msys来完成的，当然Msys只是一个辅助环境，根本的工作还是MingW来做的。

 

实现思路有同有异

Cygwin和MingW都是第二种软件移植思路，当然，二者还是有区别，区别就在于“替换”方式，Cygwin编译时，程序依然以Linux的方式调用系统API，只不过把Unix-like接口link到自己的cygwin1.dll上，然后在cygwin1.dll中重新调用Windows API，cygwin1.dll再调用Windows对应的实现，来把结果返回给程序。也就是说，他们基于Win32 API中写了一个Unix系统API的重定向层，所以用它移植的软件都依赖于cygwin1.dll，MingW编译时通过特有的WinAPI头文件把类Unix-like调用替换为WinAPI，用它移植的软件无需依赖第三方库，可直接运行在Windows平台。为了达到类Unix软件仅通过重新编译移植到Win的目的，Cygwin在运行时偷梁换柱，MingW在编译时偷梁换柱。

用一个PE格式查看工具检查一下就能发现，Cygwin生成的程序依然有fork()这样的Linux系统调用，但目标库是cygwin1。而MingW生成的程序，则全部使用从KERNEL32导出的标准Windows系统API。

 

使用方式有同有异

把类Unix上的软件移植到Windows是二者的主要目标，除此之外，顺带的，MingW和Cygwin都可以用来跨平台开发等等其他事情，

Windows + Cygwin：可以在Windows上学习Linux命令，还可以在Windows上做Linux软件的开发，包括用GCC编译elf（交叉编译）。

Linux + MingW：可以在Linux上做Windows软件的开发，包括用GCC编译exe（交叉编译）。

Windows/Linux + MingW：可以摆脱MSVC的“束缚”，用GNU的自由软件来编译生成不依赖第三方库的纯粹Windows PE格式（exe）二进制程序。

 

Cygwin重量级，MingW轻量级

与MingW思路一致的，两者相比，Cygwin是重量级的（需下载50M以上直至数百兆不等，安装后占用空间可达1G），MinGW是轻量级的（需下载的文件只有20M，安装后70M左右），这是单纯从体积上说的，另外Cygwin现在据说也不是完全免费的了。

 

网络上的对比列表（UnxUtils自行无视，仅供参考）

功能	UnxUtils	MinGW	Cygwin
设计原理	原生	原生	模拟
运行依赖	无依赖	依赖msys.dll（一定依赖它吗？值得验证）	依赖cygwin.dll
运行性能(比较)	最快	中等	慢
DOS执行	可以	可以	不可以
更新速度	完善停止更新	较慢	基本同步gcc
shell命令	较多	较少	较多
uname	WindowsNT	MINGW32_NT-5.1	CYGWIN_NT-5.1
env	同Windows	同Windows	不完全同Windows
root	C:/	C:/	/
home	C:/Documents and Settings/test	/home/test: No such file or directory	/home/test
pwd	C:/bin	/usr/bin	/home/test
df	cannot read table of mounted filesystems	无	/cygdrive/c
vi	无	无	有
gcc套件	无	有	有
开发库	无	WinAPI	POSIX
图形库	无	GTK/QT	GTK/QT
可移植性	无	Win32API不可移植	无缝移植
程序运行	无	原生	模拟
程序依赖	无	无	cygwin.dll
程序性能(比较)	无	较快(慢于VC和Linux下的gcc)	较慢(快于java)