|
“ 文章所涉及内容更多来自网络，在此声明，并感谢知识的贡献者！”
C++ 编译过程
— C++的编译过程
编写完成一个C/C++程序后，想要运行起来，必须要经过四个步骤：预处理、编译、汇编和链接。每个步骤都会生成对应的文件，如下图所示（注意后缀名）：
预处理（Preprocess）
预编译把一些#define的宏定义完成文本替换，然后将#include的文件里的内容复制到.cpp文件里，如果.h文件里还有.h文件，就递归展开。在预处理这一步，代码注释直接被忽略，不会进入到后续的处理中，所以注释在程序中不会执行。
编译（Compile）
编译只是把我们写的代码转为汇编代码，它的工作是检查词法和语法规则，所以，如果程序没有词法或则语法错误，那么不管逻辑是怎样错误的，都不会报错。
编译不是指程序从源文件到二进制程序的全部过程，而是指将经过预处理之后的程序转换成特定汇编代码(assembly code)的过程。
汇编（Assemble）
汇编过程将上一步的汇编代码(main.s)转换成机器码(machine code)，这一步产生的文件叫做目标文件(main.o)，是二进制格式。
汇编这一步需要为每一个源文件（本文示例代码中为main.cpp、func.cpp）产生一个目标文件。因此func.cpp也需要执行一次这个汇编过程产生一个func.o文件
链接（Link）
C/C++代码经过汇编之后生成的目标文件(*.o)并不是最终的可执行二进制文件，而仍是一种中间文件(或称临时文件)，目标文件仍然需要经过链接(Link)才能变成可执行文件。
既然目标文件和可执行文件的格式是一样的（都是二进制格式），为什么还要再链接一次呢？
因为编译只是将我们自己写的代码变成了二进制形式，它还需要和系统组件（比如标准库、动态链接库等）结合起来，这些组件都是程序运行所必须的。
链接（Link）其实就是一个“打包”的过程，它将所有二进制形式的目标文件(.o)和系统组件组合成一个可执行文件。完成链接的过程也需要一个特殊的软件，叫做链接器（Linker）。
此外需要注意的是：C++程序编译的时候其实只识别.cpp文件，每个cpp文件都会分别编译一次，生成一个.o文件。这个时候，链接器除了将目标文件和系统组件组合起来，还需要将编译器生成的多个.o或者.obj文件组合起来，生成最终的可执行文件(Executable file)。
以本文中的代码为例，将func.o和main.o链接成可执行文件main.out
参考资料
详解C/C++代码的预处理、编译、汇编、链接全过程 - 知乎 (zhihu.com)
https://zhuanlan.zhihu.com/p/618037867
C++ 常见编译器
— C++ 编译器类型
GNU的gcc/g++、
LLVM的clang/clang++、
Windows的Mingw/MSVC、
CMake，make的升级版
Microsoft Visual C++ (MSVC)
MSVC 是 Microsoft 提供的 C++ 编译器，用于 Windows 平台。它是 Visual Studio 集成开发环境（IDE）的一部分，支持多种 C++ 标准，包括最新的 C++17 和 C++20 标准。
MinGW
即 Minimalist GNU For Windows。它是一些头文件和端口库的集合，该集合允许人们在没有第三方动态链接库的情况下使用 GCC（GNU Compiler C）产生 Windows32 程序。实际上 MinGW 并不是一个 C/C++ 编译器，而是一套 GNU 工具集合。除开 GCC (GNU 编译器集合) 以外，MinGW 还包含有一些其他的 GNU 程序开发工具 (比如 gawk bison 等等)。
Cygwin
是全面模拟了Linux的接口，提供给运行在它上面的的程序使用，并提供了大量现成的软件，更像是一个平台。
相对的 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。
GNU
GNU操作系统是一种由自由软件构成的类 Unix 操作系统，该系统基于 Linux 内核，目标在于建立一个完全相容于UNIX的自由软件环境。
gcc是GCC中的GNU C Compiler（C 编译器）
g++是GCC中的GNU C++ Compiler（C++编译器）
Makefile
一个工程中的源文件不计其数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，因为 makefile就像一个Shell脚本一样，也可以执行操作系统的命令。
make是一个命令工具，它解释Makefile 中的指令。在Makefile文件中描述了整个工程所有文件的编译顺序、编译规则。Makefile 有自己的书写格式、关键字、函数。像C 语言有自己的格式、关键字和函数一样。而且在Makefile 中可以使用系统shell所提供的任何命令来完成想要的工作。Makefile在绝大多数的IDE 开发环境中都在使用，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工具所遵循的规范和标准都不同，也就导致其语法、格式不同，也就不能很好的跨平台编译，会使得工作繁琐。那么cmake为了解决这个问题而诞生了，其允许开发者指定整个工程的编译流程，在根据编译平台，生成本地化的Makefile和工程文件，最后用户只需make编译即可。简而言之，可以把cmake看成一款自动生成 Makefile 的工具，所以编译流程就变成了：cmake—>make–>用户代码–>可执行文件 
LLVM
（Low Level Virtual Machine）是一个编译器基础设施项目，它提供了一个编译器的前端和后端之间的“中间表示”（Intermediate Representation，IR），使得编译器可以更容易地进行优化和跨平台操作。Clang和Clang++是LLVM项目中的C、C++、Objective-C和Objective-C++编程语言的编译器前端
Intel C++ Compiler (ICC)
Intel 提供的 C++ 编译器，主要针对 Intel 架构的处理器进行优化。它支持多种 C++ 标准，并提供了针对 Intel 架构的特定优化。
Xcode Clang
对于 macOS 开发者来说，Xcode 是官方的 IDE，它内置了 Clang 编译器，用于编译 C++ 代码。Xcode 提供了丰富的开发工具和界面，方便 macOS 应用的开发。
Clang-CL
Clang-CL 是 Clang 的一个变种，专门用于在 Windows 平台上进行编译，兼容 Microsoft Visual C++。
G++与Clang++ 对比
— g++ 与 clang++对比
g++ 与 clang++安装
a. 安装较新版本的 GCC：
您可以通过使用 SCL (Software Collections) 来安装较新版本的 GCC，这将允许您在不影响系统的情况下安装并使用较新的 GCC。
sudo yum install centos-release-scl -y
sudo yum install devtoolset-10-gcc-c++ -y
激活 devtoolset-10 环境以使用新的 GCC 版本：
scl enable devtoolset-10 bash
b. 安装 Clang：
您也可以选择安装 Clang 编译器，它对 C++20 提供了良好的支持。
sudo yum install llvm-toolset-7 -y
激活 llvm-toolset-7 环境以使用 Clang：
scl enable llvm-toolset-7 bash
验证安装：
确保您已经成功安装了新版本的编译器。您可以通过以下命令来验证：
g++ --version
或者
clang++ --version
g++ 与 clang++优缺点
--g++（GCC）优点：
成熟稳定：GCC 是一个历史悠久的编译器，已经经过长时间的发展和测试，因此非常稳定。
广泛支持：GCC 在许多平台上都有良好的支持，包括各种 UNIX/Linux 发行版以及其他操作系统。
标准符合：GCC 对 C++ 标准的支持通常很好，并且在新标准发布后会迅速更新以支持新功能。
错误消息：一些开发人员认为 GCC 的错误消息更易于理解和调试。
社区活跃：GCC 有一个庞大的社区和开发团队，因此可以在广泛的环境中找到支持和资源。
g++ 缺点：
编译速度：相对而言，GCC 编译速度可能会比 Clang 慢一些，尤其是在大型项目中。
模板错误消息：有时 GCC 对模板错误的报告不够清晰，可能需要更多的工作来调试。
--clang++（Clang）优点：
速度：Clang 以其快速的编译速度而闻名，特别是对于大型项目来说，它通常比 GCC 编译速度更快。
清晰的错误消息：Clang 提供了非常清晰和易于理解的错误消息和警告，有助于更轻松地调试代码。
模块化设计：Clang 的设计更加模块化，这使得它更容易与其他工具集成，并且更容易为特定任务创建自定义编译器。
静态分析工具：Clang 自带了一套强大的静态代码分析工具，可以帮助您发现潜在的问题和改进代码质量。
clang++ 缺点：
标准支持：尽管 Clang 的标准支持逐渐改善，但在某些情况下可能会落后于 GCC，尤其是在新标准发布后不久的时候。
非 GNU 工具链兼容性：某些 GNU 工具链特性可能不被 Clang 完全支持，这可能导致在一些项目中的不兼容问题。
g++ 与 clang++
示范代码：
#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 编译
g++ -std=c++20 -o main main.cpp
使用 Clang 7 编译
clang++ -std=c++2a -o main main.cpp
使用 GCC 10 编译时添加优化选项, 使用优化选项来提高生成的可执行文件的性能
g++ -std=c++20 -O3 -o main main.cpp
使用 Clang 7 编译时添加优化选项
clang++ -std=c++2a -O3 -o main main.cpp
C++ 编译器优化级别
— 编译器的优化级别
-O0：
含义：无优化。
描述：编译器不执行任何优化，生成的代码与源代码相对应，用于调试目的。
-O1：
含义：基本优化。
描述：编译器执行一些基本的优化，如删除未使用的函数、变量和内联简单函数等。
-O2：
含义：常规优化。
描述：除了 -O1 中的优化之外，编译器还执行更多的优化，如函数内联、循环展开等。这是默认的优化级别。
-O3：
含义：更高级别的优化。
描述：除了 -O2 中的优化之外，编译器还执行更多的优化，如函数内联的限制更松、更激进的循环优化等。这可能会增加编译时间，并且生成的代码可能会更大。
-Os：
含义：优化代码大小。
描述：该选项主要优化生成的目标代码的大小，通常会牺牲一些性能来减小可执行文件的大小。
-Ofast：
含义：快速优化。
描述：这是一个特殊的优化级别，它试图尽可能快地生成代码，通常会关闭一些严格的符合标准的优化，如 IEEE 浮点数语义等。这可能会导致生成的代码在某些情况下不符合标准，并且可能会导致一些未定义行为。
参考资料
— 参考资料
执行脚本时，Cmake报错 “Unix Makefiles“_cmake error: cmake was unable to find a build prog-CSDN博客
https://blog.csdn.net/qq_42181775/article/details/131534688
详解三大编译器：gcc、llvm 和 clang - 知乎 (zhihu.com)
https://zhuanlan.zhihu.com/p/357803433
gcc，clang，msvc等编译器有什么区别？- 知乎 (zhihu.com)
https://www.zhihu.com/question/445921363
MinGW到底是个什么ghost_mingw这是啥-CSDN博客
https://blog.csdn.net/lee_ham/article/details/81778581
有没有大佬给我讲解一下MSVC、MINGW，gcc、g++，qmake、cmake的联系和区别是什么？- 知乎 (zhihu.com)
https://www.zhihu.com/question/333560253
|
