C/C++的編譯器|編譯環境（很是全面的比較）

C/C++編譯器的一些易混淆概念，總結一下。

關於什麼是Unix-like操做系統，常見操做系統間差別，什麼是操做系統接口等等，請參考《操做系統寶鑑》。

 

C/C++編譯器有哪些？

 

首先是如雷貫耳的這幾位仁兄，MSVC、GCC、Cygwin、MingW（Cygwin和MingW的英文發音），另外還有些小衆和新秀，像ICC（Intel C/C++ Compiler）、BCC（Borland C/C++ Compiler，快銷聲匿跡了）、RVCT（ARM的彙編/C/C++編譯器，內置在ARM的IDE——RVDS中）、Pgi編譯器……其實有一大串，咱們只要熟悉經常使用的最強大的幾款就能夠了。

 

 

主流C/C++編譯器|編譯環境簡介

 

MSVC

MSVC是微軟Windows平臺Visual Studio自帶的C/C++編譯器。

優勢：對Windows平臺支持好，編譯快。

缺點：對C++的新標準支持得少。

 

 

GCC

GCC原名GNU C Compiler，後來逐漸支持更多的語言編譯（C++、Fortran、Pascal、Objective-C、Java、Ada、Go等），因此變成了GNU Compiler Collection（GNU編譯器套裝），是一套由GNU工程開發的支持多種編程語言的編譯器。GCC是自由軟件發展過程當中的著名例子，由自由軟件基金會以GPL協議發佈，是大多數類Unix（如Linux、BSD、Mac OS X等）的標準編譯器，並且適用於Windows（藉助其餘移植項目實現的，好比MingW、Cygwin等）。GCC支持多種計算機體系芯片，如x8六、ARM，並已移植到其餘多種硬件平臺。

優勢：類Unix下的標準編譯器，支持衆多語言，支持交叉編譯。

缺點：默認不支持Windows，須要第三方移植纔可用於Windows。

 

 

Cygwin

Cygwin是一個Windows下Unix-like模擬環境，具體說就是Unix-like接口（OS API，命令行）重定向層，其目的是不修改軟件源碼僅從新編譯就能夠將Unix-like系統上的軟件移植到Windows上（這個移植也許還算不上嚴格意義上的無縫移植）。始於1995年，最初做爲Cygnus軟件公司工程師Steve Chamberlain的一個項目。

和GCC的關係：Cygwin是讓Windows擁有Unix-like環境的軟件而不是編譯器，GCC是安裝在Cygwin上的編譯器。

優勢：能夠比MingW移植更多的軟件到Windows上，對Linux接口模擬比MingW全面。

缺點：軟件運行依賴cygwin1.dll，速度受點影響。

 注意：Unix-like模擬環境不是Unix虛擬環境，不少論述中都聲稱Cygwin是在Windows上儘量模擬類Unix環境，這容易形成誤解，好像類Unix的elf程序能夠直接運行在安裝了Cygwin的Windows上同樣。Cygwin和Wine的思路是不一樣的。在Windows+Cygwin上你能夠像類Unix那樣使用命令行和編程，但elf等非exe格式的程序是不能被Cygwin運行的，因此Cygwin和Unix虛擬機、Wine是徹底不一樣的，叫Unix-like環境，模擬非虛擬，是有限的選擇性的模擬，請不要誤解。

 

MingW

MingW（Minimalist GNU on Windows）是一個Linux/Windows下的能夠把軟件源碼中Unix-like OS API調用經過頭文件翻譯替換成相應的Windows API調用的編譯環境，其目的和Cygwin相同。從而把Linux上的軟件在不修改源碼的狀況下編譯爲可直接在Win下執行的exe。

和GCC的關係：MingW是編譯環境，不是編譯器，GCC是MingW中的核心組成。

優勢：在Win下能夠和Linux同樣的方式編譯C/C++源碼，能夠說是Win版的GCC，其生產的Windows PE程序相比Cygwin不依賴任何第三方庫，比Cygwin純粹，理論上也更快速。

缺點：編譯速度、編譯出的程序在算法上可能都比MSVC慢。

注意：與Windows下其它編譯器不一樣的是，MinGW與Linux下普遍使用的GNU近乎徹底兼容，這意味着，在Linux下如何編譯源代碼，在MinGW中也能夠以徹底相同的方式編譯。有些Linux下的開發人員（好比開源陣營）發佈的源代碼一般只提供Linux下的編譯方式，而不提供Windows下的編譯方式（這可能與其不熟悉windows操做系統有關），但確實有很多用戶須要在在Windows下編譯使用此源代碼。這在種狀況下，若是Windows用戶想用VC、BC等編譯器編譯該源代碼，必須重寫Makefile（各類編譯器所支持的Makefile不盡相同），工做量比較大不說，還很難保證不出錯。MinGW的出現，提供了兩個平臺下的「跨平臺編譯方案」。MinGW與MSYS相配合，連./configure都有了。與GNU不一樣的是，MinGW編譯生成的是Windows下的可執行文件（.exe）或庫文件（.dll,.lib）——不過編譯過程當中的的中間文件仍然是.o文件，而不是.obj文件（這固然無所謂了，中間文件嘛，編譯完成後就沒有用了）。

 

 

在咱們對比Cygwin和MingW以前，請先理清一件事，那就是，

如何從Unix-like系統向Windows系統移植軟件？

 

現代操做系統包括Windows和Linux的基本設計概念，像進程線程地址空間虛擬內存這些都大同小異，兩者之上的程序之因此不兼容，主要是它們對這些功能具體實現上的差別：

首先，是可執行文件的格式，Window使用PE的格式，而且要求以.EXE爲後綴名，Linux則使用Elf。

其次，操做系統API也同，好比，Windows用CreateProcess()建立進程，而Unix-like系統則使用fork()，其餘還有不少諸如spawn、signals、select、sockets等。

分析以後可知，要把Unix-like系統上的軟件移植到Windows上，有幾種思路：

第一種：修改軟件源碼並從新編譯，這個方法最笨，類Unix下大量的軟件要修改工做量很大，編譯生成目標平臺可執行文件格式。

第二種：不修改軟件源碼但把類Unix接口調用悄悄替換爲WinAPI，仍是須要從新編譯，編譯生成目標平臺可執行文件格式。

第三種，無縫移植的運行環境，無需從新編譯，在一種OS上創建另外一中OS的應用軟件虛擬環境（和虛擬機不同），好比Wine（把Windows上的可執行程序直接原樣移植到Linux上）。

 

Cygwin和MingW的對比

 

做爲編譯環境時，都依賴於GCC

用它們做編譯環境、交叉編譯，根本上都是由於GCC編譯器的支持，它們作的工做是爲GCC的編譯掃除Unix-like、Windows間OS API的差別這個障礙。

 

兩者都必須從新編譯後實現移植，生成的程序都是PE格式

兩者都不能讓Linux下的程序直接運行在Windows上（無縫移植），必須經過源代碼從新編譯。有些人聲稱cygwin支持rpm的壓縮包，注意，rpm壓縮包實際上是src.rpm，內部仍是源碼而非elf格式，cygwin不支持常規rpm包的安裝。

 

Cygwin運行在Windows上，MingW運行在Linux或者Windows上

Cygwin是Windows上運行的Unix-like環境，MingW是運行在Linux或者Windows上的Windows PE編譯環境。

 

MingW中的子項目MSys和Cygwin更像

Cygwin除了全面模擬Linux的接口（命令行，OS API），提供給運行在它上面的的Windows程序使用，並提供了大量現成的軟件，更像是一個平臺。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。由於編譯一個大型程序，光靠一個GCC是不夠的，還須要有Autoconf等工具來配置項目，因此通常在Windows下編譯ffmpeg等Linux下的大型項目都是經過Msys來完成的，固然Msys只是一個輔助環境，根本的工做仍是MingW來作的。

 

實現思路有同有異

Cygwin和MingW都是第二種軟件移植思路，固然，兩者仍是有區別，區別就在於「替換」方式，Cygwin編譯時，程序依然以Linux的方式調用系統API，只不過把Unix-like接口link到本身的cygwin1.dll上，而後在cygwin1.dll中從新調用Windows API，cygwin1.dll再調用Windows對應的實現，來把結果返回給程序。也就是說，他們基於Win32 API中寫了一個Unix系統API的重定向層，因此用它移植的軟件都依賴於cygwin1.dll，MingW編譯時經過特有的WinAPI頭文件把類Unix-like調用替換爲WinAPI，用它移植的軟件無需依賴第三方庫，可直接運行在Windows平臺。爲了達到類Unix軟件僅經過從新編譯移植到Win的目的，Cygwin在運行時偷樑換柱，MingW在編譯時偷樑換柱。

用一個PE格式查看工具檢查一下就能發現，Cygwin生成的程序依然有fork()這樣的Linux系統調用，但目標庫是cygwin1。而MingW生成的程序，則所有使用從KERNEL32導出的標準Windows系統API。

 

使用方式有同有異

把類Unix上的軟件移植到Windows是兩者的主要目標，除此以外，順帶的，MingW和Cygwin均可以用來跨平臺開發等等其餘事情，

Windows + Cygwin：能夠在Windows上學習Linux命令，還能夠在Windows上作Linux軟件的開發，包括用GCC編譯elf（交叉編譯）。

Linux + MingW：能夠在Linux上作Windows軟件的開發，包括用GCC編譯exe（交叉編譯）。

Windows/Linux + MingW：能夠擺脫MSVC的「束縛」，用GNU的自由軟件來編譯生成不依賴第三方庫的純粹Windows PE格式（exe）二進制程序。

 

Cygwin重量級，MingW輕量級

與MingW思路一致的，二者相比，Cygwin是重量級的（需下載50M以上直至數百兆不等，安裝後佔用空間可達1G），MinGW是輕量級的（需下載的文件只有20M，安裝後70M左右），這是單純從體積上說的，另外Cygwin如今聽說也不是徹底免費的了。

 

網絡上的對比列表（UnxUtils自行無視，僅供參考）

功能	UnxUtils	MinGW	Cygwin
設計原理	原生	原生	模擬
運行依賴	無依賴	依賴msys.dll（必定依賴它嗎？值得驗證）	依賴cygwin.dll
運行性能(比較)	最快	中等	慢
DOS執行	能夠	能夠	不能夠
更新速度	完善中止更新	較慢	基本同步gcc
shell命令	較多	較少	較多
uname	WindowsNT	MINGW32_NT-5.1	CYGWIN_NT-5.1
env	同Windows	同Windows	不徹底同Windows
root	C:/	C:/	/
home	C:/Documents and Settings/test	/home/test: No such file or directory	/home/test
pwd	C:/bin	/usr/bin	/home/test
df	cannot read table of mounted filesystems	無	/cygdrive/c
vi	無	無	有
gcc套件	無	有	有
開發庫	無	WinAPI	POSIX
圖形庫	無	GTK/QT	GTK/QT
可移植性	無	Win32API不可移植	無縫移植
程序運行	無	原生	模擬
程序依賴	無	無	cygwin.dll
程序性能(比較)	無	較快(慢於VC和Linux下的gcc)	較慢(快於java)

 

 

小拓展

 

一個編譯器編譯時可否調用編譯其餘編譯器產生的lib、dll？

不能夠，name***不一樣，也就是名字混淆方式不一樣。

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