编译流程

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静态链接和动态链接

对于外部库的链接，又分为静态链接和动态链接，区别如下

读者可以把自己源代码编译后的目标文件（像上图的main.cpp.obj文件）想象成一个块不完整的拼图，对于外部库文件想象成拼图剩下的部分。

对于静态链接来说，在最后的链接过程，相当于把两块拼图组成完成的“图片”，这个图片就是可执行程序（像上图的my-app.exe）；
对于动态链接来说，这个过程不会将两块拼图完整的拼接在一起，而是给我们自己的“拼图”缺失的位置添加一个上下文信息（包括动态库的查找方式、内存地址等），程序运行的时候，会动态的加载这些库文件并执行这些外部动态库的程序代码等。

更为学术的定义与比较如下，

静态链接：静态链接是在编译时将所有需要的库代码直接嵌入到可执行文件中。这意味着生成的可执行文件包含了所有的依赖代码，不需要在运行时加载额外的库。

Windows：.lib
Unix/Linux：.a（archive）

动态链接：动态链接是在运行时将库代码加载到内存中，并与可执行文件链接。这意味着生成的可执行文件在运行时依赖于外部的动态库（如Windows上的DLL或Unix/Linux上的.so文件）。

Windows：.dll（Dynamic Link Library）
Unix/Linux：.so（Shared Object）
macOS：.dylib（Dynamic Library）

以下是静态链接和动态链接的详细对比表格：

特性	静态链接	动态链接
定义	在编译时将库代码嵌入到可执行文件中	在运行时将库代码加载到内存中并链接
独立性	生成的可执行文件是独立的，不依赖外部库	生成的可执行文件依赖于外部动态库
文件大小	较大	较小
内存使用	每个程序有独立的库代码	多个程序共享库代码
启动时间	较快	可能较慢（需要加载库）
更新方式	需要重新编译整个程序	只需更新库文件
依赖管理	不依赖外部库	依赖于外部动态库
分发和部署	简单	复杂（需要确保库的存在和版本）
性能	运行时性能较高	运行时性能可能略低
共享性	无法共享库代码	多个程序可以共享同一个动态库
磁盘空间	占用更多磁盘空间	占用较少磁盘空间
更新难度	更新库需要重新编译应用程序	更新库无需重新编译应用程序
适用场景	嵌入式系统、独立分发的应用程序	多个程序共享库、需要频繁更新库的应用

编译工具链

以下是一些常用的C++编译工具链及其特点：

1. GNU Compiler Collection (GCC)

特点：

跨平台支持：GCC支持多种操作系统，包括Linux、Windows（通过MinGW或Cygwin）、macOS等。
开源：GCC是自由软件基金会（FSF）维护的开源项目。
优化：提供多种优化选项，可以生成高效的机器代码。
多语言支持：除了C++，GCC还支持C、Fortran、Ada、Go等多种编程语言。

常用命令：

1	g++ -o my_program my_program.cpp

2. Clang/LLVM

特点：

模块化设计：Clang是LLVM项目的一部分，具有模块化和可扩展性。
快速编译：Clang通常比GCC编译速度更快。
优质的错误和警告信息：Clang提供的错误和警告信息更易于理解和调试。
跨平台支持：支持Linux、Windows、macOS等操作系统。

常用命令：

1	clang++ -o my_program my_program.cpp

3. Microsoft Visual C++ (MSVC)

特点：

集成开发环境：MSVC通常与Visual Studio集成，提供强大的IDE功能。
Windows专用：主要用于Windows平台的开发。
优化和调试工具：提供丰富的优化选项和调试工具，特别适合Windows应用程序的开发。
标准库实现：MSVC提供了一个高性能的C++标准库实现。

常用命令：

1	cl /EHsc my_program.cpp

4. Intel C++ Compiler (ICC)

特点：

高性能优化：特别针对Intel处理器进行优化，能够生成高度优化的机器代码。
并行编程支持：提供对并行编程模型的支持，如OpenMP和Intel TBB。
跨平台支持：支持Linux、Windows和macOS。

常用命令：

1	icc -o my_program my_program.cpp

5. MinGW (Minimalist GNU for Windows)

特点：

GCC在Windows上的移植：MinGW是GCC在Windows上的一个移植版本，允许在Windows上使用GCC编译器。
轻量级：比Cygwin更轻量，不依赖于POSIX兼容层。
开源：同样是开源项目。

常用命令：

1	g++ -o my_program.exe my_program.cpp

6. Cygwin

特点：

POSIX兼容层：提供一个POSIX兼容层，使得Unix/Linux程序可以在Windows上运行。
包含GCC：Cygwin包含了GCC编译器，可以在Windows上使用GCC。
丰富的软件包：Cygwin提供了大量的Unix/Linux工具和库。

常用命令：

1	g++ -o my_program my_program.cpp

7. Emscripten

特点：

WebAssembly编译：Emscripten可以将C++代码编译成WebAssembly，使得C++代码可以在浏览器中运行。
基于LLVM：Emscripten使用LLVM作为后端编译器。
适用于Web开发：非常适合将现有的C++代码库移植到Web平台。

常用命令：

1	emcc my_program.cpp -o my_program.html

8. ARM Compiler

特点：

嵌入式系统：专为ARM架构的嵌入式系统设计，广泛用于嵌入式开发。
高效优化：针对ARM处理器进行优化，生成高效的机器代码。
集成开发环境：通常与Keil或其他嵌入式开发IDE集成。

常用命令：

1	armcc -o my_program my_program.cpp

构建系统

随着项目工程越来越复杂，源代码文件越来越多，编译配置项根据场景的不同越来越复杂（例如，Debug模式和Release模式下编译参数不一样）的时候，依然通过直接调用这些命令的时候就会很复杂，我们需要编写大量复杂的命令行才能完成一个复杂项目的编译工作。基于这样的背景，我们诞生了构建系统（Build System）。

如何理解构建系统呢？如果把上一节介绍的编译工具链比作炒菜的铲子，把源代码、库文件比作食材，那么最原始的方式，就是人工使用铲子，先炒什么，再放什么调料，再炒什么，最终制作出一盘菜。而构建系统，可以理解为一个炒菜的机器人，它接收炒菜的图纸文件，只要启动以后，就会自己拿着锅铲摆弄食材来制作出一盘菜。当然，即使是炒菜机器人，底层依然用的锅铲和食材，只是炒菜的流程自动化、机器化了。也就是说，构建系统在底层依赖使用的是编译工具链，只是进行了一定的用户友好的抽象，并降低了项目编译的复杂度。

在不同的平台上，构建系统是不一样的。接下来我们就进一步介绍不同平台的构建系统。

CMake

特点：

跨平台支持：支持多种操作系统和编译器。
生成器：可以生成各种构建系统的配置文件，如Makefile、Ninja、Visual Studio项目等。
模块化：支持模块化配置，易于管理大型项目。

常用命令：

1 2	cmake . make

示例CMakeLists.txt：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(MyProject)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

add_executable(my_program main.cpp utils.cpp)

Make

特点：

历史悠久：Make是最早的构建工具之一，广泛用于Unix/Linux系统。
Makefile：通过编写Makefile来定义构建规则和依赖关系。
灵活性：非常灵活，可以用于几乎任何类型的项目，但需要手动管理依赖关系。

常用命令：

make

示例Makefile：

all: my_program

my_program: main.o utils.o
    g++ -o my_program main.o utils.o

main.o: main.cpp
    g++ -c main.cpp

utils.o: utils.cpp
    g++ -c utils.cpp

clean:
    rm -

MSBuild

特点：

集成开发环境：与Visual Studio深度集成，适合Windows平台开发。
XML配置文件：使用XML格式的项目文件（.csproj、.vcxproj等）来定义构建过程。
灵活性：支持自定义任务和目标，适应各种构建需求。
跨平台支持：虽然主要用于Windows，MSBuild也可以在其他平台上运行（例如，通过.NET Core）。

常用命令：

1	msbuild my_project.vcxproj

示例项目文件（.vcxproj）：

<Project DefaultTargets="Build" xmlns="http://schemas.microsoft.com/developer/msbuild/2003">
  <ItemGroup>
    <ClCompile Include="main.cpp" />
    <ClCompile Include="utils.cpp" />
  </ItemGroup>
  <PropertyGroup>
    <OutDir>.\bin\</OutDir>
    <IntDir>.\obj\</IntDir>
    <ConfigurationType>Application</ConfigurationType>
    <PlatformToolset>v142</PlatformToolset>
    <TargetName>my_program</TargetName>
  </PropertyGroup>
  <Import Project="$(VCTargetsPath)\Microsoft.Cpp.Default.props" />
  <Import Project="$(VCTargetsPath)\Microsoft.Cpp.props" />
  <Import Project="$(VCTargetsPath)\Microsoft.Cpp.targets" />
</Project>

引用

C与C++常见编译工具链与构建系统简介

C++编译相关知识

编译流程

静态链接和动态链接

编译工具链

1. GNU Compiler Collection (GCC)

2. Clang/LLVM

3. Microsoft Visual C++ (MSVC)

4. Intel C++ Compiler (ICC)

5. MinGW (Minimalist GNU for Windows)

6. Cygwin

7. Emscripten

8. ARM Compiler

构建系统

CMake

Make

MSBuild

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