提示：文章寫完后，目錄可以自動生成，如何生成可參考右邊的幫助文檔

前言

提示：本節(jié)講解了為什么需要配置這樣一套開發(fā)環(huán)境，可以跳過

本文力求通俗、詳細的講解 C程序開發(fā) 環(huán)境配置。深入淺出的講解以及大量的圖片對小白更友好。看完本文你將得到一套 vscode + gcc + gdb + CMake + clangd 的 c/c++ 開發(fā)環(huán)境（支持 嵌入式開發(fā) ）。

為什么需要一套這樣的開發(fā)環(huán)境？
我們在 “宇宙級IDE” Visual Studio 中點點鼠標就能編譯c代碼，足夠完成老師的作業(yè)。沒錯，這種簡單好用，具有代碼補全，可以一鍵編譯、調(diào)試的開發(fā)軟件就叫 集成開發(fā)環(huán)境 或 IDE。

很可惜，vscode并不是一個ide，它只是一個代碼編輯工具，類似電腦里的記事本。為了實現(xiàn)代碼補全、編譯、調(diào)試的功能，我們需要在vscode里安裝幾個插件。

為什么不直接用ide呢？
當然可以，ide的簡便能讓新手更快入門編程。但是使用ide可能遇到以下幾個困境：

1. github上下載的源碼只有一堆.c/.h文件，不是vs工程，如何在源碼上進行構建開發(fā)？
2. 發(fā)布開源工程，要告訴別人怎么使用我的庫好麻煩，如果編譯等過程可以用命令行寫成腳本，整個過程自動完成就好了。
3. 公司的項目使用CMake進行組織，只能適應項目。
4. 面試的時候不會CMake、gcc、gdb，還沒進公司就結束嘞。

1. Vscode

vscode的安裝非常簡單，網(wǎng)上有許多教程，挑選一個近期的教程就行。這里給出一個教程:

鏈接: VSCode安裝配置使用教程（最新版超詳細保姆級含插件）一文就夠了

【你要做的】

1. 安裝vscode
2. （可選）安裝chinese插件，重啟 vscode 獲得中文界面。英文界面好處是報錯的時候顯示英文，更方便查詢錯誤代碼。

此時你已經(jīng)能通過vscode編寫代碼，但僅僅只能編寫、保存。想要運行代碼看到效果，需要 編譯器 將代碼編譯為 可執(zhí)行文件

2. GCC編譯器

2.1 前提知識

GCC 是 GNU 開發(fā)的C語言編譯器，開發(fā)C語言必不可少的工具。而 windows 平臺下的 GCC 叫 MinGW，因此我們需要安裝這個叫 MinGW 的軟件。

2.2 安裝與使用

同樣參考近期教程就行，這里給出推薦：

鏈接: 下載安裝MinGW-w64詳細步驟

【安裝步驟】

1. 進入官網(wǎng)下載MinGW
2. 安裝（解壓）
3. 添加路徑到環(huán)境變量

無論參考哪個教程，最后能通過以下測試就代表安裝成功：
按 win + r 打開運行窗口，輸入 cmd 回車進入命令行，輸入 gcc -v

現(xiàn)在我們可以使用 vscdoe 編輯代碼 ， 在命令行使用 MinGW 編譯代碼了。

【編譯步驟】

1. 在 vscode 中點擊 菜單欄-終端-新建終端，在底部得到一個命令行窗口，這個終端等同于剛才的黑框命令行
2. 在左側欄空白處右鍵 - 新建文件 輸入文件名 main.c
3. 輸入文件內(nèi)容 （可以在下面復制）
4. 輸入命令 gcc -o main.exe main.c ，這個命令的意思是調(diào)用 gcc 編譯器，將 main.c 編譯成可執(zhí)行文件 main.exe
   （不熟悉 gcc 命令也沒關系，照做就行，先搭建環(huán)境再學習 gcc 的使用）
5. 可以觀察到在 main.c 的同級目錄里，已經(jīng)產(chǎn)生了一個 main.exe 文件
6. 輸入命令 .\main.exe 運行程序，程序的輸出會顯示在這個終端里
7. 得到程序的輸出，程序正常運行

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello world!\r\n");
    return 0;
}

OK，到目前為止，我們已經(jīng)可以編寫代碼、編譯程序，能夠完成簡單的開發(fā)工作了。

3. GDB

3.1 前提知識

gcc 編譯的程序可以使用 gdb 調(diào)試 （如果你用 clang 編譯程序則可以用 lldb 調(diào)試）

3.2 安裝與使用

gcc 與 gdb 是一套的開發(fā)工具，在安裝 MinGW 時我們已經(jīng)同時獲得了二者。

【調(diào)試步驟】

1. 刪除之前生成的 main.exe ，輸入命令 gcc -o main.exe main.c -g 重新生成 main.exe 。加上-g 參數(shù)讓生成的程序可以調(diào)試。
2. 輸入命令 gdb main.exe 調(diào)用 gdb 進行調(diào)試
3. 根據(jù)提示信息，輸入 c 并回車繼續(xù)調(diào)試
4. 輸入 lsit 1 查看當前“行號”前后10行的代碼
5. 輸入 b 5 ，在 第5行 設置一個斷點
6. 輸入 r 全速運行程序，根據(jù) gdb 的輸出可以知道命中了剛才設置的斷點，下一條要執(zhí)行的語句是第5行
7. 輸入 n 執(zhí)行下一條語句，觀察 gdb 的輸出，正常顯示了 pritntf() 的內(nèi)容以及下一條要執(zhí)行的語句
8. 輸入 r 繼續(xù)全速運行，提示程序執(zhí)行完畢，是否要繼續(xù)從頭執(zhí)行
9. 輸入 n 結束程序運行
10. 輸入 quit 退出 gdb 調(diào)試

至此，你已經(jīng)體驗過了一次緊張刺激的 gdb 調(diào)試。

3.3 圖形界面調(diào)試

gdb 提供了調(diào)試程序的服務，vscode 里的 c/c++ 插件則可以為這個調(diào)試過程提供圖形界面。

【安裝步驟】

1. 在 vscode 左側欄中點擊 拓展 按鈕，打開插件市場
2. 搜索 c/c++ 點擊第一個結果
3. 點擊 安裝 ，可以從插件的介紹看出，該插件提供 調(diào)試(debugging)、語法補全等服務(code browsing)

【配置launch.json步驟】

4. 點擊左側欄中的 調(diào)試 按鈕
5. 點擊 “創(chuàng)建launch.json文件”
6. 選擇目錄，不一定出現(xiàn)這個步驟，這是選擇創(chuàng)建 launch.json 文件的目錄
7. 選擇帶 gdb 字樣的選項，這是選擇調(diào)試器，我們用 gcc 編譯的程序，自然用 gdb 調(diào)試程序
8. 步驟4-7 最終目的是在 main.c 所在目錄生成一個 .vscode 文件夾 里面有 launch.json 文件。這個文件會告訴 c/c++ 插件，要去哪里找到 gdb 程序、要用 gdb 去調(diào)試哪個 .exe 文件?，F(xiàn)在我們來填寫 launch.json 文件。
   （步驟4-7也可以不做，我們自己手動創(chuàng)建 .vscode 文件夾 以及 launch.json 文件，效果一樣，反正文件內(nèi)容接下來也要全部重寫）
9. 重寫 launch.json 文件 （可以在下面復制）
   “name”, “type”, “request” 是必須有的, “type”: “cppdbg” 代表使用 c/c++ 插件進行調(diào)試
   “program” 最重要，表示需要調(diào)試程序的路徑，即 main.exe 的路徑，“cwd” 用于查找依賴項和其他文件的當前工作目錄
   “MIMode”, “miDebuggerPath” 提供了gdb的路徑 （這個路徑要根據(jù)你自己安裝 MinGW 的路徑填寫）
   （這里只列出一份非常簡單的 launch.json ，更詳細的寫法推薦查看 vscode 官方的文檔）

鏈接: 在Visual Studio Code中調(diào)試

10. 點擊 “調(diào)試” 按鈕
11. 打一個斷點
12. 點擊按鈕開始調(diào)試，這個按鈕的名稱對應 launch.json 中的 “name”
13. 在上方的調(diào)試欄有全速運行、單步運行等，還可以將變量添加到監(jiān)視區(qū)查看值，之后的調(diào)試技巧可以查找 “ vscode 調(diào)試教程 ” 了解

{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "C++ Launch",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "${workspaceFolder}/main.exe",
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "MIMode": "gdb",
            "miDebuggerPath": "D:\\MinGw64\\bin\\gdb.exe"	// 注意修改成你自己安裝MinGWd的路徑
        }
    ]
}

OK，到目前為止，我們已經(jīng)可以編寫代碼、編譯程序、調(diào)試程序了，接下來嘗試用 CMake 構建工程吧！

4. CMake

4.1 前提知識

每次編譯要寫一長串gcc命令非常麻煩，而且隨著工程變大，使用gcc命令非常復雜且容易出錯。更簡單的方法是使用 Makefile 。

Makefile 文件里有我們提前精心設計好的編譯命令，之后 make 工具會去讀取 Makefile 并一條條執(zhí)行里面的指令。代替我們手敲指令。

這個 make 工具也在 MinGW 里提供了，不需要另外安裝。

【Makefile使用步驟】

1. 新建Makefile文件，輸入圖中的內(nèi)容（可以在下面復制），主要內(nèi)容是 第2行 和 第5行 的兩個命令
2. 在命令行執(zhí)行 mingw32-make.exe (linux執(zhí)行 make)，這個 make 程序會在當前命令行路徑下找到 Makefile 文件，執(zhí)行Makefile里預設好的命令。這里運行了 第2行 的命令 “gcc -o main main.c”
3. 自動執(zhí)行 gcc -o main main.c 指令，生成了main.exe
4. 再次執(zhí)行 mingw32-make.exe，提示說 mingw32-make: ‘main.exe’ is up to date. 意思是已經(jīng)生成了 main.exe 且 main.c 也沒修改過，就不再重新生成 main.exe 了。這個功能的意義在于：假設你有 1.c 2.c 3.c 三個文件，你只修改了 3.c 之后進行編譯，由于 1.c 2.c 沒有修改則不會參與編譯，僅重新編譯 3.c ， 而不是編譯所有文件。這會大大縮短編譯時間。
5. 執(zhí)行mingw32-make.exe clean命令，自動執(zhí)行 Makefile 里的 第5行 指令 “rm main.exe”
6. 自動執(zhí)行 rm main.exe 清除了main.exe

main.exe : main.c
	gcc -o main main.c

clean:
	rm main.exe

Makefile 很強大，但也有些問題。為龐大的工程編寫 Makefile 比較麻煩。且不同平臺（如win和Linux）的編譯指令不一樣，如果你發(fā)布的代碼想要運行在不同平臺，必然要為不同平臺各自寫一份 Makefile 。

這時候你就需要 CMake了，CMake 使用一個 CMakeLists.txt 文件記錄工程結構（比如有哪些.c文件，頭文件路徑在哪之類的），之后能為每個平臺生成各自的 Makefile 。也就是說我們只需要關注代碼怎么寫，具體如何用命令行來編譯交給 Cmake 就行。很多開源項目都在使用CMake構建工程。下面介紹 Vscode 平臺下 CMake 的安裝與使用。

4.2 安裝與使用

【你要做的】

1. 點擊vscode左側的“拓展按鈕”
2. 在搜索欄查找 CMake 和 CMake Tools ，安裝這兩個插件。安裝完畢可能需要重啟 vscode
3. 新建 CMakeLists.txt 文件 （最好注意大小寫），這個文件是給 CMake 用的，每個使用 CMake 構建的工程都有這個文件
4. 輸入圖中內(nèi)容 （可以在下面復制） ，重點是 第8行 ，表示使用 main.c 生成 main.exe
5. 在源碼目錄下執(zhí)行 mkdir .\build\，在該目錄下創(chuàng)建一個 build 文件夾
6. 執(zhí)行 cd .\build\ ，進入剛剛創(chuàng)建的 build 文件夾
7. 執(zhí)行 cmake .. -G "MinGW Makefiles" ，這個命令是使用 CMake 插件來生成 Makefile
   a . . 表示在 build 的上一層目錄 （即源碼 main.c 所在目錄） 尋找 CMakeLists.txt
   b -G “MinGW Makefiles” 是因為 CMake 默認使用微軟的 MSVC 作為編譯器，想使用 MinGW 編譯器可以通過 -G 參數(shù)來進行指定，只有第一次構建項目時需要指定。
   c 步驟 5-7 稱為使用 CMake 進行 外部構建 ，執(zhí)行完后在 build 文件夾中生成了Makefile 。你還可以發(fā)現(xiàn)一個 compile_commands.json 文件，這是神奇妙妙文件，作用之后再說。
8. 執(zhí)行mingw32-make.exe，步驟7 生成了 Makefile ，接下來當然就是執(zhí)行 make 編生成 main.exe 文件
9. 執(zhí)行./main.exe 運行程序，程序正常執(zhí)行輸出 hello world!

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)

set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS True)		# 讓CMake生成compile_commands.json文件
set(CMAKE_BUILD_TYPE "Debug")				# 設置編譯時使用 -g 參數(shù)生成可供調(diào)試的程序，不設置則生成的main.exe無法調(diào)試

project(HELLOWORLD)

add_executable(main main.c)

4.3 圖形界面CMake

CMake 插件還提供了更簡單的操作方法，讓你點點鼠標就能完成工程構建，參考這個教程：

鏈接: VSCode與CMake搭配使用之基本配置

目前為止我們實現(xiàn)了代碼的編輯、編譯、調(diào)試、用 CMake 構建工程。遇到新工程只需要重復 步驟3-9 就行。具體 CMakeLists.txt 文件的編寫方法屬于 CMake 語法，本文不重點介紹。

5. Clangd

5.1 前提知識

clangd 是做什么用的？
clangd 是語言服務器，提供代碼補全、語法高亮、代碼格式化、跳轉到定義等非常實用的功能。在閱讀源碼時如果不能直接跳轉到定義將會寸步難行。所以為了愉快的開發(fā)C程序，clangd 幾乎是必不可少的。
（雖然之前安裝的 C/C++ 插件也有語言服務功能，但我們將關閉它的語言功能，僅使用調(diào)試功能）

為什么不用微軟提供的 C/C++ 插件？

根據(jù)筆者的經(jīng)驗，目前想要在 vscode 上開發(fā)嵌入式代碼，提供語法服務，clangd 是唯一的選擇。

為什么 clangd 可以在嵌入式開發(fā)中使用？
window 平臺下 使用 printf() 函數(shù)時，編譯器 MinGW 會在它的庫文件里找到函數(shù)實現(xiàn)并調(diào)用。同樣，用戶在 Linux 平臺下調(diào)用函數(shù)時，交叉編譯工具鏈也會去內(nèi)核源碼中找到函數(shù)實現(xiàn)并調(diào)用。但是 windows 平臺下沒法運行 Linux 的交叉編譯工具，在看到 printf() 時不知道去哪找這個函數(shù)的實現(xiàn)。
但是在編譯程序時，代碼里每個函數(shù)的具體實現(xiàn)在哪個 .c 文件是確定的，這是在 Makefile 里寫好了的。跟蹤 Makefile 的編譯過程可以知道各個函數(shù)的調(diào)用關系。在 4.2 步驟7 中生成的 compile_commands.json 就是保存了各個函數(shù)調(diào)用關系的文件。Clangd 讀取這個文件，從而提供代碼補全、跳轉定義等語法服務。

5.2 安裝與使用

【你要做的】

1. 查找并安裝 clangd 插件
2. a 安裝完 clangd 后，右下角出現(xiàn)彈窗，意思是 clangd 和 c\c++ 的語法服務功能重復了，我們 選擇禁用 c\c++
   （如果 2.a 沒有彈出彈窗，需要執(zhí)行 2.b - 2.e ，否則不用執(zhí)行）
   b 如果沒有在彈窗中禁用 c\c++ ，那么點擊齒輪按鈕
   c 點擊設置，打開設置頁
   d 點擊右上角按鈕，打開 setting.json 文件，修改文件內(nèi)容就是在修改 vscode 的設置
   e 在 setting.json 的圖示位置追加一行代碼 （下文給出） ，意思是告訴 vscode 不要使用 c\c++ 的語法服務功能
3. 同 4.2 的 步驟3-4 ，新建CMakeLists.txt文件，輸入內(nèi)容。其中 第3行 的含義是設置生成 compile_commands.json
4. 同 4.2 的 步驟5-7 ，運行CMake，生成 compile_commands.json
5. 檢查一下 build 文件夾下確實有我們需要的文件
6. 隨便點開一個 .c 文件，這會觸發(fā) clangd 開始工作
   a clangd 會解析 compile_commands.json ，生成一個.cache 文件夾，里面是 clangd 建立的索引
   b clangd 表示已經(jīng)建立索引完畢 (idle) ，可以正常使用語言服務了，在大型工程里需要等待一段時間建立索引
   c 已經(jīng)可以使用語法補全功能了

"C_Cpp.intelliSenseEngine": "disabled"

目前我們已經(jīng)完全實現(xiàn)了目標，相信你已經(jīng)能獨立開發(fā) Linux 內(nèi)核了。

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到了這里，關于[ vscode + clangd + gcc + gdb + cmake] 一文帶你構造C/C++開發(fā)環(huán)境 #支持嵌入式開發(fā) #超詳細 #小白的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！