#C++# C++編譯相關說明

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C++ 編譯過程

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C++的編譯過程
編寫完成一個C/C++程序后，想要運行起來，必須要經過四個步驟：預處理、編譯、匯編和鏈接。每個步驟都會生成對應的文件，如下圖所示（注意后綴名）：

預處理（Preprocess）
預編譯把一些#define的宏定義完成文本替換，然后將#include的文件里的內容復制到.cpp文件里，如果.h文件里還有.h文件，就遞歸展開。在預處理這一步，代碼注釋直接被忽略，不會進入到后續(xù)的處理中，所以注釋在程序中不會執(zhí)行。

編譯（Compile）
編譯只是把我們寫的代碼轉為匯編代碼，它的工作是檢查詞法和語法規(guī)則，所以，如果程序沒有詞法或則語法錯誤，那么不管邏輯是怎樣錯誤的，都不會報錯。
編譯不是指程序從源文件到二進制程序的全部過程，而是指將經過預處理之后的程序轉換成特定匯編代碼(assembly code)的過程。

匯編（Assemble）
匯編過程將上一步的匯編代碼(main.s)轉換成機器碼(machine code)，這一步產生的文件叫做目標文件(main.o)，是二進制格式。
匯編這一步需要為每一個源文件（本文示例代碼中為main.cpp、func.cpp）產生一個目標文件。因此func.cpp也需要執(zhí)行一次這個匯編過程產生一個func.o文件

鏈接（Link）
C/C++代碼經過匯編之后生成的目標文件(*.o)并不是最終的可執(zhí)行二進制文件，而仍是一種中間文件(或稱臨時文件)，目標文件仍然需要經過鏈接(Link)才能變成可執(zhí)行文件。
既然目標文件和可執(zhí)行文件的格式是一樣的（都是二進制格式），為什么還要再鏈接一次呢？
因為編譯只是將我們自己寫的代碼變成了二進制形式，它還需要和系統(tǒng)組件（比如標準庫、動態(tài)鏈接庫等）結合起來，這些組件都是程序運行所必須的。
鏈接（Link）其實就是一個“打包”的過程，它將所有二進制形式的目標文件(.o)和系統(tǒng)組件組合成一個可執(zhí)行文件。完成鏈接的過程也需要一個特殊的軟件，叫做鏈接器（Linker）。
此外需要注意的是：C++程序編譯的時候其實只識別.cpp文件，每個cpp文件都會分別編譯一次，生成一個.o文件。這個時候，鏈接器除了將目標文件和系統(tǒng)組件組合起來，還需要將編譯器生成的多個.o或者.obj文件組合起來，生成最終的可執(zhí)行文件(Executable file)。
以本文中的代碼為例，將func.o和main.o鏈接成可執(zhí)行文件main.out
參考資料
詳解C/C++代碼的預處理、編譯、匯編、鏈接全過程 - 知乎 (zhihu.com)
https://zhuanlan.zhihu.com/p/618037867

C++ 編譯器類型

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C++ 編譯器類型
GNU的gcc/g++、
LLVM的clang/clang++、
Windows的Mingw/MSVC、
CMake，make的升級版

Microsoft Visual C++ (MSVC)
MSVC 是 Microsoft 提供的 C++ 編譯器，用于 Windows 平臺。它是 Visual Studio 集成開發(fā)環(huán)境（IDE）的一部分，支持多種 C++ 標準，包括最新的 C++17 和 C++20 標準。

MinGW
即 Minimalist GNU For Windows。它是一些頭文件和端口庫的集合，該集合允許人們在沒有第三方動態(tài)鏈接庫的情況下使用 GCC（GNU Compiler C）產生 Windows32 程序。實際上 MinGW 并不是一個 C/C++ 編譯器，而是一套 GNU 工具集合。除開 GCC (GNU 編譯器集合) 以外，MinGW 還包含有一些其他的 GNU 程序開發(fā)工具 (比如 gawk bison 等等)。

Cygwin
是全面模擬了Linux的接口，提供給運行在它上面的的程序使用，并提供了大量現(xiàn)成的軟件，更像是一個平臺。
相對的 MingW 也有一個叫 MSys（Minimal SYStem）的子項目，主要是提供了一個模擬 Linux 的 Shell 和一些基本的 Linux 工具。因為編譯一個大型程序，光靠一個 GCC 是不夠的，還需要有 Autoconf 等工具來配置項目，所以一般在 Windows 下編譯 ffmpeg 等 Linux 下的大型項目都是通過Msys 來完成的，當然 Msys 只是一個輔助環(huán)境，根本的工作還是 MingW 來做的。

GNU
GNU操作系統(tǒng)是一種由自由軟件構成的類 Unix 操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于 Linux 內核，目標在于建立一個完全相容于UNIX的自由軟件環(huán)境。
gcc是GCC中的GNU C Compiler（C 編譯器）
g++是GCC中的GNU C++ Compiler（C++編譯器）

Makefile
一個工程中的源文件不計其數(shù)，其按類型、功能、模塊分別放在若干個目錄中，makefile定義了一系列的規(guī)則來指定哪些文件需要先編譯，哪些文件需要后編譯，哪些文件需要重新編譯，甚至于進行更復雜的功能操作，因為 makefile就像一個Shell腳本一樣，也可以執(zhí)行操作系統(tǒng)的命令。
make是一個命令工具，它解釋Makefile 中的指令。在Makefile文件中描述了整個工程所有文件的編譯順序、編譯規(guī)則。Makefile 有自己的書寫格式、關鍵字、函數(shù)。像C 語言有自己的格式、關鍵字和函數(shù)一樣。而且在Makefile 中可以使用系統(tǒng)shell所提供的任何命令來完成想要的工作。Makefile在絕大多數(shù)的IDE 開發(fā)環(huán)境中都在使用，譬如 Visual C++的 nmake、linux 下的 GNU make、Qt 的 qmake 等等。

CMake
不同的IDE所集成的make工具所遵循的規(guī)范和標準都不同，也就導致其語法、格式不同，也就不能很好的跨平臺編譯，會使得工作繁瑣。那么cmake為了解決這個問題而誕生了，其允許開發(fā)者指定整個工程的編譯流程，在根據(jù)編譯平臺，生成本地化的Makefile和工程文件，最后用戶只需make編譯即可。簡而言之，可以把cmake看成一款自動生成 Makefile 的工具，所以編譯流程就變成了：cmake—>make–>用戶代碼–>可執(zhí)行文件

LLVM
（Low Level Virtual Machine）是一個編譯器基礎設施項目，它提供了一個編譯器的前端和后端之間的“中間表示”（Intermediate Representation，IR），使得編譯器可以更容易地進行優(yōu)化和跨平臺操作。Clang和Clang++是LLVM項目中的C、C++、Objective-C和Objective-C++編程語言的編譯器前端

Intel C++ Compiler (ICC)
Intel 提供的 C++ 編譯器，主要針對 Intel 架構的處理器進行優(yōu)化。它支持多種 C++ 標準，并提供了針對 Intel 架構的特定優(yōu)化。

Xcode Clang
對于 macOS 開發(fā)者來說，Xcode 是官方的 IDE，它內置了 Clang 編譯器，用于編譯 C++ 代碼。Xcode 提供了豐富的開發(fā)工具和界面，方便 macOS 應用的開發(fā)。

Clang-CL
Clang-CL 是 Clang 的一個變種，專門用于在 Windows 平臺上進行編譯，兼容 Microsoft Visual C++。

g++ 與 clang++對比
g++ 與 clang++安裝
a. 安裝較新版本的 GCC：
您可以通過使用 SCL (Software Collections) 來安裝較新版本的 GCC，這將允許您在不影響系統(tǒng)的情況下安裝并使用較新的 GCC。
sudo yum install centos-release-scl -y
sudo yum install devtoolset-10-gcc-c++ -y
激活 devtoolset-10 環(huán)境以使用新的 GCC 版本：
scl enable devtoolset-10 bash
b. 安裝 Clang：
您也可以選擇安裝 Clang 編譯器，它對 C++20 提供了良好的支持。
sudo yum install llvm-toolset-7 -y
激活 llvm-toolset-7 環(huán)境以使用 Clang：
scl enable llvm-toolset-7 bash
驗證安裝：
確保您已經成功安裝了新版本的編譯器。您可以通過以下命令來驗證：
g++ --version
或者
clang++ --version
g++ 與 clang++優(yōu)缺點
--g++（GCC）優(yōu)點：
成熟穩(wěn)定：GCC 是一個歷史悠久的編譯器，已經經過長時間的發(fā)展和測試，因此非常穩(wěn)定。
廣泛支持：GCC 在許多平臺上都有良好的支持，包括各種 UNIX/Linux 發(fā)行版以及其他操作系統(tǒng)。
標準符合：GCC 對 C++ 標準的支持通常很好，并且在新標準發(fā)布后會迅速更新以支持新功能。
錯誤消息：一些開發(fā)人員認為 GCC 的錯誤消息更易于理解和調試。
社區(qū)活躍：GCC 有一個龐大的社區(qū)和開發(fā)團隊，因此可以在廣泛的環(huán)境中找到支持和資源。
g++ 缺點：
編譯速度：相對而言，GCC 編譯速度可能會比 Clang 慢一些，尤其是在大型項目中。
模板錯誤消息：有時 GCC 對模板錯誤的報告不夠清晰，可能需要更多的工作來調試。
--clang++（Clang）優(yōu)點：
速度：Clang 以其快速的編譯速度而聞名，特別是對于大型項目來說，它通常比 GCC 編譯速度更快。
清晰的錯誤消息：Clang 提供了非常清晰和易于理解的錯誤消息和警告，有助于更輕松地調試代碼。
模塊化設計：Clang 的設計更加模塊化，這使得它更容易與其他工具集成，并且更容易為特定任務創(chuàng)建自定義編譯器。
靜態(tài)分析工具：Clang 自帶了一套強大的靜態(tài)代碼分析工具，可以幫助您發(fā)現(xiàn)潛在的問題和改進代碼質量。
clang++ 缺點：
標準支持：盡管 Clang 的標準支持逐漸改善，但在某些情況下可能會落后于 GCC，尤其是在新標準發(fā)布后不久的時候。
非 GNU 工具鏈兼容性：某些 GNU 工具鏈特性可能不被 Clang 完全支持，這可能導致在一些項目中的不兼容問題。
g++ 與 clang++
示范代碼：
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::cout << "Numbers:";
    for (int num : numbers) {
        std::cout << " " << num;
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

使用 GCC 10 編譯
g++ -std=c++20 -o main main.cpp
使用 Clang 7 編譯
clang++ -std=c++2a -o main main.cpp

使用 GCC 10 編譯時添加優(yōu)化選項, 使用優(yōu)化選項來提高生成的可執(zhí)行文件的性能
g++ -std=c++20 -O3 -o main main.cpp
使用 Clang 7 編譯時添加優(yōu)化選項
clang++ -std=c++2a -O3 -o main main.cpp

編譯器的優(yōu)化級別
-O0：
含義：無優(yōu)化。
描述：編譯器不執(zhí)行任何優(yōu)化，生成的代碼與源代碼相對應，用于調試目的。
-O1：
含義：基本優(yōu)化。
描述：編譯器執(zhí)行一些基本的優(yōu)化，如刪除未使用的函數(shù)、變量和內聯(lián)簡單函數(shù)等。
-O2：
含義：常規(guī)優(yōu)化。
描述：除了 -O1 中的優(yōu)化之外，編譯器還執(zhí)行更多的優(yōu)化，如函數(shù)內聯(lián)、循環(huán)展開等。這是默認的優(yōu)化級別。
-O3：
含義：更高級別的優(yōu)化。
描述：除了 -O2 中的優(yōu)化之外，編譯器還執(zhí)行更多的優(yōu)化，如函數(shù)內聯(lián)的限制更松、更激進的循環(huán)優(yōu)化等。這可能會增加編譯時間，并且生成的代碼可能會更大。
-Os：
含義：優(yōu)化代碼大小。
描述：該選項主要優(yōu)化生成的目標代碼的大小，通常會犧牲一些性能來減小可執(zhí)行文件的大小。
-Ofast：
含義：快速優(yōu)化。
描述：這是一個特殊的優(yōu)化級別，它試圖盡可能快地生成代碼，通常會關閉一些嚴格的符合標準的優(yōu)化，如 IEEE 浮點數(shù)語義等。這可能會導致生成的代碼在某些情況下不符合標準，并且可能會導致一些未定義行為。

C++ Linux 編譯方法

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Linux C++ 編譯的常用方法：
Linux CMake 編譯C++
【Linux】CMake編譯C/C++工程文件_cmake 編譯 c-CSDN博客
https://blog.csdn.net/Cxj__/article/details/125996702

Visual studio Linux C++ WSL2
Visual Studio 2022 引入了用于 Linux C++ 開發(fā)的本機 WSL2 工具集，可以構建和調試 Linux C++ 代碼，并提供了非常好的 Linux 文件系統(tǒng)性能、GUI 支持和完整的系統(tǒng)調用兼容性。
使用 Visual Studio 2022 開發(fā) Linux C++ 應用程序的過程詳解_C 語言_腳本之家 (jb51.net)
https://www.jb51.net/article/230687.htm
怎么使用Visual Studio 2022開發(fā)Linux、C++應用程序 - 開發(fā)技術 - 億速云 (yisu.com)
https://www.yisu.com/zixun/620515.html

Visual studio Linux C++ 遠程連接到Linux服務器
VS（官方）跨平臺開發(fā)遠程調試教程（遠程開發(fā)）_vs遠程開發(fā)-CSDN博客
https://dontla.blog.csdn.net/article/details/122833229
Visual studio 2019 安裝 詳細圖文教程_vs2019安裝教程-CSDN博客
https://blog.csdn.net/m0_56051805/article/details/125650044

Visual Studio CMake在遠程Linux服務器編譯C++
Linux環(huán)境配置
https://www.jianshu.com/p/99c631a069b9
在 Visual Studio 中配置 Linux CMake 項目 | Microsoft Learn
https://learn.microsoft.com/zh-cn/cpp/linux/cmake-linux-configure?view=msvc-170
VS遠程調試（Visual Studio）遠程連接到linux cmake（跨平臺開發(fā)）（適用于VS2019，且遠程目標平臺cmake版本大于等于3.8）_cmake 大于3.8-CSDN博客
https://blog.csdn.net/Dontla/article/details/122632139
修改遠程生成根目錄
Visual Studio連接Linux服務器編譯CMake項目，生成在Linux上運行的程序_vs運行在linux-CSDN博客
https://blog.csdn.net/weixin_44131612/article/details/129295558

其他資料：
visual studio 2019
Downloads & Keys - Visual Studio Subscriptions
https://my.visualstudio.com/Downloads?q=visual%20studio%202019&wt.mc_id=o~msft~vscom~older-downloads

參考資料

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參考資料
執(zhí)行腳本時，Cmake報錯 “Unix Makefiles“_cmake error: cmake was unable to find a build prog-CSDN博客
https://blog.csdn.net/qq_42181775/article/details/131534688
詳解三大編譯器：gcc、llvm 和 clang - 知乎 (zhihu.com)
https://zhuanlan.zhihu.com/p/357803433    
gcc，clang，msvc等編譯器有什么區(qū)別？- 知乎 (zhihu.com)
https://www.zhihu.com/question/445921363
MinGW到底是個什么ghost_mingw這是啥-CSDN博客
https://blog.csdn.net/lee_ham/article/details/81778581
有沒有大佬給我講解一下MSVC、MINGW，gcc、g++，qmake、cmake的聯(lián)系和區(qū)別是什么？- 知乎 (zhihu.com)https://www.zhihu.com/question/33356025