一文搞懂C/C++常用编译器

• 1. C++ 编译器先容
  
  
  
  • 1.1. MSVC
    
    
    
    • 1.1.1. Visual C++与Visual Studio的版本对应关系
      
    • 1.1.2. 工具链的主要工具
      
    
    
  • 1.2. GCC
    
    
    
    • 1.2.1. GCC的主要优点
      
    • 1.2.2. GCC的常用工具
      
    • 1.2.3. MinGW
      
    
    
  • 1.3. Clang/LLVM
    
    
    
    • 1.3.1. Clang先容
      
    • 1.3.2. Clang与LLVM的关系
      
    • 1.3.3. Clang/LLVM与GCC
      
    
    
  
  
• 2. C++ 编译器的安装
  
  
  
  • 2.1. Windows
    
    
    
    • 2.1.1. MSVC安装
      
    • 2.1.2. 环境变量设置
      
    
    
  • 2.2. Linux(Ubuntu)
    
    
    
    • 2.2.1. 安装GCC/GDB
      
    • 2.2.2. 安装CMake
      
    
    
  • 2.3. macOS
    
    
    
    • 2.3.1. clang的安装
      
    • 2.3.2. 为什么gcc的版本号显示的是Clang version？
      
    • 2.3.3. gcc的安装
      
    
    
  
  
• 3. 验证编译器是否安装正常
  
  
  
  • 3.1. 写一个测试Demo
    
  • 3.2. 编译并运行
    
    
    
    • 3.2.1. Windows
      
    • 3.2.2. Linux
      
    • 3.2.3. macOS
      
    
    
  
  

1. C++ 编译器先容

MSVC，GCC和Clang是业界三种最主流的C/C++编译器，下面粗劣比力一下他们的差异：
C++编译器编译器全称支持的平台备注MSVCMicrosoft Visual C++Windows由微软开发，主要用于Windows平台应用步伐的开发。Visual Studio系列IDE默认集成了该编译器GCCGNU Compiler CollectionWindows, Linux, macOS开源编译器，支持多种平台，Linux下C++开发一般默认会使用此编译器ClangClang / Low Level Virtual MachineWindows, Linux, macOSLLVM项目的一部分，提供高效的编译性能。macOS的XCode工具默认集成了此编译器1.1. MSVC

• MSVC(Microsoft Visual C++)由微软开发，主要用于Windows平台应用步伐的开发。
  
• Visual Studio系列IDE默认集成了该编译器，可以通过下载安装Visual Studio安装包来安装。
  
• MSVC只能在Windows下用，不支持跨平台。
  

1.1.1. Visual C++与Visual Studio的版本对应关系

_MSC_VER: 是MSVC编译器内置的宏定义，可以在源代码中直接引用。其值代表了MSVC编译器的版本，如：1900表示Visual Studio 2015(MSVC++ 14.0)。

1. MSC    1.0   _MSC_VER == 100
2. MSC    2.0   _MSC_VER == 200
3. MSC    3.0   _MSC_VER == 300
4. MSC    4.0   _MSC_VER == 400
5. MSC    5.0   _MSC_VER == 500
6. MSC    6.0   _MSC_VER == 600
7. MSC    7.0   _MSC_VER == 700
8. MSVC++ 1.0   _MSC_VER == 800
9. MSVC++ 2.0   _MSC_VER == 900
10. MSVC++ 4.0   _MSC_VER == 1000 (Developer Studio 4.0)
11. MSVC++ 4.2   _MSC_VER == 1020 (Developer Studio 4.2)
12. MSVC++ 5.0   _MSC_VER == 1100 (Visual Studio 97 version 5.0)
13. MSVC++ 6.0   _MSC_VER == 1200 (Visual Studio 6.0 version 6.0)
14. MSVC++ 7.0   _MSC_VER == 1300 (Visual Studio .NET 2002 version 7.0)
15. MSVC++ 7.1   _MSC_VER == 1310 (Visual Studio .NET 2003 version 7.1)
16. MSVC++ 8.0   _MSC_VER == 1400 (Visual Studio 2005 version 8.0)
17. MSVC++ 9.0   _MSC_VER == 1500 (Visual Studio 2008 version 9.0)
18. MSVC++ 10.0  _MSC_VER == 1600 (Visual Studio 2010 version 10.0)
19. MSVC++ 11.0  _MSC_VER == 1700 (Visual Studio 2012 version 11.0)
20. MSVC++ 12.0  _MSC_VER == 1800 (Visual Studio 2013 version 12.0)
21. MSVC++ 14.0  _MSC_VER == 1900 (Visual Studio 2015 version 14.0)
22. MSVC++ 14.1  _MSC_VER == 1910 (Visual Studio 2017 version 15.0)
23. MSVC++ 14.11 _MSC_VER == 1911 (Visual Studio 2017 version 15.3)
24. MSVC++ 14.12 _MSC_VER == 1912 (Visual Studio 2017 version 15.5)
25. MSVC++ 14.13 _MSC_VER == 1913 (Visual Studio 2017 version 15.6)
26. MSVC++ 14.14 _MSC_VER == 1914 (Visual Studio 2017 version 15.7)
27. MSVC++ 14.15 _MSC_VER == 1915 (Visual Studio 2017 version 15.8)
28. MSVC++ 14.16 _MSC_VER == 1916 (Visual Studio 2017 version 15.9)
29. MSVC++ 14.2  _MSC_VER == 1920 (Visual Studio 2019 Version 16.0)
30. MSVC++ 14.21 _MSC_VER == 1921 (Visual Studio 2019 Version 16.1)
31. MSVC++ 14.22 _MSC_VER == 1922 (Visual Studio 2019 Version 16.2)
32. MSVC++ 14.30 _MSC_VER == 1930 (Visual Studio 2022 Version 17.0)
33. MSVC++ 14.31 _MSC_VER == 1931 (Visual Studio 2022 Version 17.1)

复制代码

1.1.2. 工具链的主要工具

工具功能描述cl.exe编译步伐link.exe链接步伐lib.exe加载lib库的步伐nmake.exe用makefile举行构建、编译的工具备注： 用户只必要调用cl.exe，即可完成编译-链接全过程。因为cl.exe步伐在编译时本身会去调用link.exe、lib.exe等步伐。
1.2. GCC

GCC最开始的原名是GNU C Compiler，是GNU项目的C语言编译器。厥后渐渐拓展支持了更多的语言，支持编译C、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项目开发的支持多种编程语言的编译器工具链。
GCC支持多种平台和操纵系统，包括Linux、Windows、macOS等，并且是许多开源项目和操纵系统的标准编译器，如Linux内核。GCC还支持多种CPU指令集架构，如：X86、ARM等。
1.2.1. GCC的主要优点

• 支持多语言： 支持多种编程语言,如C、C++、Fortran、Pascal、Objective-C、Java、Ada、Go等。
  
• 跨平台性： GCC编译器能够在不同的操纵系统和硬件平台上编译和运行代码，确保了代码的高度可移植性。
  
• 性能优化： GCC编译器内置了多种优化策略，可以根据不同的编译选项举行代码优化，从而提拔步伐的运行服从。
  
• 功能丰富： 编译时可生成调试信息，便于开发者举行调试。并提供了广泛的编译选项和扩展功能，以满足不同开发者的需求。
  

1.2.2. GCC的常用工具

工具描述gccGCC的主要编译器，用于将源代码编译为可实行文件或库。支持多种语言（如C、C++、Fortran等），并提供丰富的编译选项。g++GCC的C++编译器，用于将C++源代码编译为可实行文件或库。与gcc共享许多相同的编译选项，同时支持针对C++的特定选项。gdbGCC附带的调试器，用于调试步伐。允许在步伐运行时设置断点、单步实行代码、检察变量值等。支持多种编程语言，提供强大的调试功能。objdump用于反汇编目标文件或可实行文件，显示二进制文件的汇编代码。还可显示符号表信息、重定位表等相关信息。nm用于列出目标文件或可实行文件中的符号表。显示函数、变量以及其他符号的名称和所在。ar用于创建、修改和提取静态库文件。允许将多个目标文件打包成一个库文件，以便在编译时链接使用。size用于检察目标文件或可实行文件的大小信息。显示代码段、数据段和符号表等各部分的大小统计。readelf用于显示ELF（Executable and Linkable Format）格式的二进制文件的具体信息。显示段表、符号表、动态链接信息等。1.2.3. MinGW

MinGW（Minimalist GNU for Windows）是一个用于Windows平台的开发环境，它提供了GNU编译器聚集（GCC）的Windows版本。MinGW允许开发者在Windows上使用GCC编译器来编译C、C++和其他支持的语言。MinGw只支持32位Widnows系统，MinGW-w64 支持32位和64位。所以现在说MinGW时，一般默认指的MinGW-w64，见 MinGW官网。
主要特点:

• GCC编译器： MinGW包含了GCC编译器，支持C、C++、Fortran等语言。
  
• 跨平台开发： 开发者可以使用MinGW编译的步伐在Windows上运行，同时保持与Linux和其他Unix-like系统的兼容性。
  
• 开源： MinGW是开源的，依照GNU通用公共许可证（GPL）。
  
• 轻量级： MinGW提供了一个轻量级的开发环境，不必要复杂的安装和设置。
  

1.3. Clang/LLVM

1.3.1. Clang先容

Clang是一个由 LLVM 项目开发的 C、C++、Objective-C 等编程语言的编译器前端。它旨在提供更快的编译速度、更好的错误陈诉及与GCC兼容的编译器驱动步伐。Clang 是 LLVM 编译器基础办法的一部分，通常与 LLVM 后端一起使用来生成呆板代码。
Clang的主要特点包括：

• 快速编译和低内存使用： Clang 的设计目标之一是提供比 GCC 更快的编译速度和更低的内存占用。
  
• 高质量的错误和告诫信息： Clang 提供了具体和易于理解的错误和告诫信息，有助于开发者更快地找到和修复标题。
  
• 与 GCC 兼容： Clang 支持大多数 GCC 的编译器选项和工具链，使得从 GCC 迁移到 Clang 相对轻易。
  
• 模块化设计： Clang 的架构是模块化的，易于扩展和集成到其他工具和流程中。
  
• 支持现代语言特性： Clang 支持最新的 C++ 标准和其他语言特性，使得开发者可以使用最新的编程技能。
  

Clang 不仅是一个编译器前端，照旧一个强大的工具集，包括静态分析工具（clang-tidy）、代码格式化工具（clang-format）、重构工具等，这些工具可以帮助开发者提高代码质量和开发服从。
1.3.2. Clang与LLVM的关系

编译器的构成：
一个完备的编译器通常由三部分构成。
前端（FrontEnd）： 主要负责词法和语法分析，将源代码转化为抽象语法树；
优化器（Optimizer）： 则是在前端的基础上，对得到的中间代码举行优化，使代码更加高效；
后端（BackEnd）： 后端则是将已经优化的中间代码转化为针对各自平台的呆板代码。
Clang与LLVM的关系：
更粗粒度的分别是把优化器和后端统称为后端，整个编译器就由前端和后端两部分构成。Clang就是编译器的前端，负责词法和语法分析；LLVM就是编译器的后端，负责优化和生成呆板代码。
Clang/llvm的编译过程如下图：

LLVM 包括了两个概念：

• 广义的 LLVM： 指的是一个完备的 LLVM 编译器框架系统，包括了前端、优化器、后端、浩繁的库函数以及许多的模块。
  
• 狭义的 LLVM： 则是聚焦于编译器后端功能的一系列模块和库，包括代码优化、代码生成、JIT 等。
  

1.3.3. Clang/LLVM与GCC

GCC和LLVM是竞争对手，都是编译器框架系统。GCC包含前端和后端，LLVM也包含前端和后端，只是他的前端通常是Clang，所以Clang是LLVM 编译器框架系统 的前端。
他们大概的组合如下：

眼尖的同砚大概会问：为什么没有“Clang前端、GCC后端”的组合？
个人理解： GCC发展的时间非常早，带有很大的汗青包袱。GCC后端的接口设计没有那么机动，不能提供Clang充足的接口支持（这也是LLVM架构最开始设计就考虑到的标题）。
LLVM Compiler发展过程的早期就经历了LLVM-GCC这种过渡期的组合(GCC前端+LLVM后端)。
2. C++ 编译器的安装

2.1. Windows

2.1.1. MSVC安装

• 进入微软官网下载页面：https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/downloads/
  
• 选择要下载的最新版本安装包下载器：
  
  
  • 如果要下载完备的Visual Studio IDE，选择：Visual Studio 2022 -> 版本类型（如果是个人开发使用，可以选择Visual Studio Community 2022）
    
  • 如果只必要下载MSVC编译器，选择: 用于Visual Studio的工具 -> Visual Studio 2022 生成工具。
    
    
    
    
  • 我盼望用VSCode(而不是Visual Studio)来开发C++， 所有我只必要下载MSVC编译器。
    
  
  
• 双击打开下载好的vs_BuildTools.exe，一起点击“继续”，到安装包选择页面时，选择“C++桌面开发”。
  
  
  
  

2.1.2. 环境变量设置

方法一 指定的下令行：
MSVC安装后会生成特定下令行工具，可以在“开始 -> 搜索”查找一下下令行：

• Developer Command Prompt for VS 2022: 用 32位x86编译器 构建 32位x86 的目标步伐。
  
• x86 Native Tools Command Prompt for VS 2022: 用 32位x86编译器 构建 32位x86 的目标步伐。
  
• x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022: 用 64位x64编译器 构建 64位x64 的目标步伐。
  
• x86_x64 Cross Tools Command Prompt for VS 2022: 用 86位x32编译器 构建 64位x64 的目标步伐。
  
• x64_x86 Cross Tools Command Prompt for VS 2022: 用 64位x64编译器 构建 32位x86 的目标步伐。
  

打开对于的下令行，然后在此下令行下实行cl xx.cpp等相关编译下令。
方法二 bat脚本设置：
C:\software\MicrosoftVisualStudio\2022\BuildTools\VC\Auxiliary\Build下存在多个批处置惩罚文件，这些批处置惩罚文件可以初始化相应构建需求的环境变量：

• vcvars32.bat: 使用 32位x86 编译器构建 32位x86 代码。
  
• vcvars64.bat: 使用 64位x64 编译器构建 64位x64 代码。
  
• vcvarsx86_amd64.bat: 使用 32位x86 本机兼容工具生成 64位x64 代码。
  
• vcvarsamd64_x86.bat: 使用 64位x64 本机兼容工具生成 32位x86 代码。
  
• vcvarsx86_arm.bat: 使用 32位x86 本机兼容工具生成 ARM 代码。
  
• vcvarsamd64_arm.bat: 使用 64位x64 本机兼容工具生成 ARM 代码。
  
• vcvarsx86_arm64.bat: 使用 32位x86 本机兼容工具生成 ARM64 代码。
  
• vcvarsamd64_arm64.bat: 使用 64位x64 本机兼容工具生成 ARM64 代码。
  

打开cmd下令行或者power shell, 然后实行相应的.bat脚本然，再实行cl xx.cpp等相关编译下令。
方法三 手动设置：
MSVC编辑器的默认安装在C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio，安装时可以自定义安装路径。在安装目录下的2022\BuildTools\VC\Tools\MSVC\14.40.33807\bin路径下，此中有两个文件夹，分别是hostx64和hostx86，这两个文件夹下又分别有x64和x86，他们的寄义如下：

1. bin
2.   Hostx64 # 主机是64位的编译器
3.     x64 # 编译的目标文件是64位程序
4.     x86 # 编译的目标文件是32位程序
5.   Hostx86 # 主机是32位的编译器
6.     x64 # 编译的目标文件是64位程序
7.     x86 # 编译的目标文件是32位程序

复制代码

根据本身的需求，选择对应的路径，如：我的主机是64位的，我盼望用64位的编译器编译32位的目标步伐，设置环境变量如下：

1. MSVC_DIR: C:\software\MicrosoftVisualStudio\2022\BuildTools\VC\Tools\MSVC\14.40.33807
3. include: %MSVC_DIR%\include
4. lib: %MSVC_DIR%\lib\x86;
5. path: %MSVC_DIR%\bin\Hostx64\x86;

复制代码

2.2. Linux(Ubuntu)

2.2.1. 安装GCC/GDB

1. 安装:

1. # 更新软件源
2. sudo apt update
3. # 通过以下命令安装编译器和调试器
4. sudo apt install build-essential gdb

复制代码

Ubuntu 默认情况下没有提供C/C++编译环境的，你可以单独安装gcc、g++等工具，但会比力麻烦。Ubuntu提供了一个build-essential软件包，安装了该软件包，编译c/c++所必要的软件包也都会被安装。
2. 校验:

1. # 执行以下命令确认每个软件是否安装成功
2. # 如果成功，则显示版本号
3. gcc --version
4. g++ --version
5. gdb --version

复制代码

2.2.2. 安装CMake

1. 安装:

1. sudo apt install cmake

复制代码

1. 校验:

1. cmake --version

复制代码

2.3. macOS

2.3.1. clang的安装

macOS下，我们可以通过安装Xcode下令行工具来安装clang，因为Xcode下令行工具中包含了clang。

• 在下令行中输入xcode-select --install，之后你会看到一个面板，要求你安装 Xcode 下令行工具。
  
  
  
  
• 点击 “Install”（安装），开始下载和安装过程。
  
  
  
  
• 当安装完成后，你会看到一个确认信息。
  
  
  
  
• 验证 XCode 是否安装成功
  输入 xcode-select -p，如果看到下面的内容说明安装成功：/Library/Developer/CommandLineTools
  
• 验证 Clang 是否安装成功
  输入 clang --version，如果看到下面的内容，说明安装成功：
  1. Apple Clang version 15.0.0 (Clang-1500.3.9.4)
  2. Target: x86_64-apple-darwin23.5.0
  3. Thread model: posix
  4. InstalledDir: /Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin

  复制代码

2.3.2. 为什么gcc的版本号显示的是Clang version？

Xcode下令行工具安装完后，就已经包含gcc/g++工具了，我们可以检察一下其版本号

1. ➜  ~ gcc --versionApple Clang version 15.0.0 (Clang-1500.3.9.4)
2. Target: x86_64-apple-darwin23.5.0
3. Thread model: posix
4. InstalledDir: /Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin➜  ~ g++ --versionApple Clang version 15.0.0 (Clang-1500.3.9.4)
5. Target: x86_64-apple-darwin23.5.0
6. Thread model: posix
7. InstalledDir: /Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin

复制代码

你有没有发现一个奇怪的征象：我们要检察的是gcc/g++的版本号，这里显示的版本号为什么是Apple Clang version XXX？
个人的理解： 这里的gcc/g++已经不是GNU Compiler Collection中的gcc/g++了, 某种意义上讲，他大概是 Clang/clang++ 的一个别名，底层的实现大概都换了，只是在接口上他做到了与GCC兼容。因为 Clang 设计的初衷就是为了逾越和取代GCC的。
2.3.3. gcc的安装

如果你想独立安装GNU Compiler Collection，而不是XCode自带的gcc/g++，要怎样操纵？

• 用homebrew安装gcc（如果homebrew未安装请自行安装，这里不再解说homebrew的安装方法）。
  

1. brew install gcc

复制代码

• 安装完后，找到上述下令安装的GCC版本
  

1. ➜  ~ ls -l /usr/local/bin | grep g++
2. lrwxr-xr-x  1 spencer  admin      33  8  2 17:08 g++-14 -> ../Cellar/gcc/14.1.0_2/bin/g++-14
3. lrwxr-xr-x  1 spencer  admin      55  8  2 17:08 x86_64-apple-darwin23-g++-14 -> ../Cellar/gcc/14.1.0_2/bin/x86_64-apple-darwin23-g++-14
4. ➜  ~
5. ➜  ~ g++-14 --version
6. g++-14 (Homebrew GCC 14.1.0_2) 14.1.0
7. Copyright (C) 2024 Free Software Foundation, Inc.
8. This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
9. warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

复制代码

说明我们的GCC安装成功，安装的版本是：14.1.0。可以用同样的方式查找gcc。

• 修改设置
  

在~/.bash_profile 文件添加如下内容：

1. alias gcc='gcc-14'
2. alias cc='gcc-14'
3. alias g++='g++-14'
4. alias c++='c++-14'

复制代码

如果你用的是zsh，则在~/.zshrc文件中添加。

• 加载设置
  

1. # bash
2. source ~/.bash_profile
3. # zsh
4. source ~/.zshrc

复制代码

• 再次验证版本号
  

1. ➜  ~ gcc --version
2. gcc-14 (Homebrew GCC 14.1.0_2) 14.1.0
3. Copyright (C) 2024 Free Software Foundation, Inc.
4. This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
5. warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
7. ➜  ~ g++ --version
8. g++-14 (Homebrew GCC 14.1.0_2) 14.1.0
9. Copyright (C) 2024 Free Software Foundation, Inc.
10. This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
11. warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

复制代码

可以看到现在版本号不再显示Apple Clang version XXX了。
3. 验证编译器是否安装正常

3.1. 写一个测试Demo

• 创建一个目录，如test_demo，并进入该目录。
  
• 在该目录下创建一个test.cpp文件，并输入以下代码：
  

[code]#include int main(){    std::cout