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在 VS Code 中于 Linux 上使用 C++

在本教程中，你将在 Linux 上配置 Visual Studio Code 以使用 GCC C++ 编译器 (g++) 和 GDB 调试器。GCC 代表 GNU 编译器集合；GDB 是 GNU 调试器。

配置 VS Code 后，你将在 VS Code 中编译和调试一个简单的 C++ 程序。本教程不教授 GCC、GDB、Ubuntu 或 C++ 语言。对于这些主题，Web 上有许多优秀的资源可用。

如果遇到问题，请随时在 VS Code 文档存储库中为此教程提交问题。

先决条件

要成功完成本教程，你必须执行以下操作

安装 Visual Studio Code。
安装 VS Code 的 C++ 扩展。你可以通过在“扩展”视图中搜索“c++”来安装 C/C++ 扩展（⇧⌘X（Windows、Linux Ctrl+Shift+X））。

确保已安装 GCC

尽管你将使用 VS Code 编辑源代码，但你将使用 g++ 编译器在 Linux 上编译源代码。你还将使用 GDB 进行调试。这些工具在 Ubuntu 上默认未安装，因此你必须安装它们。幸运的是，这很简单。

首先，检查 GCC 是否已安装。要验证是否已安装，请打开终端窗口并输入以下命令

gcc -v

如果未安装 GCC，请从终端窗口运行以下命令以更新 Ubuntu 包列表。过时的 Linux 发行版有时会干扰尝试安装新包。

sudo apt-get update

接下来使用此命令安装 GNU 编译器工具和 GDB 调试器

sudo apt-get install build-essential gdb

创建 Hello World

从终端窗口，创建一个名为 projects 的空文件夹来存储你的 VS Code 项目。然后创建一个名为 helloworld 的子文件夹，导航到该文件夹，并通过输入以下命令在该文件夹中打开 VS Code

mkdir projects
cd projects
mkdir helloworld
cd helloworld
code .

code . 命令在当前工作文件夹中打开 VS Code，该文件夹成为你的“工作区”。在教程中，你将在工作区中的 .vscode 文件夹中创建三个文件

tasks.json（编译器构建设置）
launch.json（调试器设置）
c_cpp_properties.json（编译器路径和 IntelliSense 设置）

添加 hello world 源代码文件

在“文件资源管理器”标题栏中，选择新建文件并将文件命名为 helloworld.cpp。

粘贴以下源代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std;

int main()
{
    vector<string> msg {"Hello", "C++", "World", "from", "VS Code", "and the C++ extension!"};

    for (const string& word : msg)
    {
        cout << word << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

现在按 ⌘S（Windows、Linux Ctrl+S）保存文件。请注意，你的文件会列在 VS Code 侧边栏的文件资源管理器视图中（⇧⌘E（Windows、Linux Ctrl+Shift+E））

File Explorer

你还可以通过在主文件菜单中勾选自动保存来启用自动保存，以自动保存你的文件更改。

Visual Studio Code 边缘的活动栏允许你打开不同的视图，例如搜索、源代码管理和运行。你将在本教程的后面查看运行视图。你可以在 VS Code 用户界面文档中找到有关其他视图的更多信息。

注意：当你保存或打开 C++ 文件时，你可能会看到来自 C/C++ 扩展的关于 Insiders 版本可用性的通知，该版本允许你测试新功能和修复。你可以通过选择 X（清除通知）来忽略此通知。

探索 IntelliSense

在 helloworld.cpp 文件中，将鼠标悬停在 vector 或 string 上以查看类型信息。在声明 msg 变量后，开始键入 msg.，就像调用成员函数一样。你应立即看到一个包含所有成员函数的完成列表，以及一个显示 msg 对象类型信息的窗口

Statement completion IntelliSense

你可以按 Tab 键插入选定的成员。然后，当你添加左括号时，你将看到有关函数所需参数的信息。

运行 helloworld.cpp

请记住，C++ 扩展使用你机器上安装的 C++ 编译器来生成程序。在尝试在 VS Code 中运行和调试 helloworld.cpp 之前，请确保已安装 C++ 编译器。

打开 helloworld.cpp，使其成为活动文件。
单击编辑器右上角的播放按钮。
从系统上检测到的编译器列表中选择 g++ 构建和调试活动文件。

你只会在第一次运行 helloworld.cpp 时被要求选择一个编译器。此编译器将被设置为 tasks.json 文件中的“默认”编译器。

生成成功后，你的程序输出将显示在集成终端中。

第一次运行程序时，C++ 扩展会创建 tasks.json，你会在项目中的 .vscode 文件夹中找到它。tasks.json 存储生成配置。

你的新 tasks.json 文件应类似于下面的 JSON

{
  "version": "2.0.0",
  "tasks": [
    {
      "type": "shell",
      "label": "C/C++: g++ build active file",
      "command": "/usr/bin/g++",
      "args": ["-g", "${file}", "-o", "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}"],
      "options": {
        "cwd": "/usr/bin"
      },
      "problemMatcher": ["$gcc"],
      "group": {
        "kind": "build",
        "isDefault": true
      },
      "detail": "Task generated by Debugger."
    }
  ]
}

注意：你可以在变量参考中了解有关 tasks.json 变量的更多信息。

command 设置指定要运行的程序；在本例中为 g++。args 数组指定将传递给 g++ 的命令行参数。这些参数必须按照编译器预期的顺序指定。

此任务告诉 g++ 获取活动文件 (${file})，编译它，并在当前目录 (${fileDirname}) 中创建一个可执行文件，该文件与活动文件同名但没有扩展名 (${fileBasenameNoExtension})，对于我们的示例，这将导致 helloworld。

label 值是你在任务列表中将看到的内容；你可以随意命名。

detail 值将作为任务列表中的任务描述显示。强烈建议重命名此值以将其与类似任务区分开来。

从现在开始，播放按钮将从 tasks.json 读取以确定如何构建和运行你的程序。你可以在 tasks.json 中定义多个构建任务，并且任何被标记为默认的任务都将由播放按钮使用。如果你需要更改默认编译器，可以运行任务：配置默认构建任务。或者你可以修改 tasks.json 文件并删除默认值，通过替换此段落

    "group": {
        "kind": "build",
        "isDefault": true
    },

替换为

    "group": "build",

修改 tasks.json

你可以通过使用 "${workspaceFolder}/*.cpp" 而不是 "${file}" 等参数来修改 tasks.json 以构建多个 C++ 文件。这将构建当前文件夹中的所有 .cpp 文件。你还可以通过将 "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}" 替换为硬编码文件名（例如 'helloworld.out'）来修改输出文件名。

调试 helloworld.cpp

要调试你的代码，

回到 helloworld.cpp，使其成为活动文件。
通过单击编辑器边距或在当前行使用 F9 设置断点。
从播放按钮旁边的下拉菜单中，选择调试 C/C++ 文件。
从系统上检测到的编译器列表中选择 C/C++: g++ 构建和调试活动文件（你只会在首次运行或调试 helloworld.cpp 时被要求选择编译器）。

播放按钮有两种模式：运行 C/C++ 文件和调试 C/C++ 文件。它将默认为上次使用的模式。如果你在播放按钮中看到调试图标，你可以直接选择播放按钮进行调试，而不是选择下拉菜单项。

探索调试器

在开始单步调试代码之前，我们花点时间注意用户界面中的几处变化

集成终端出现在源代码编辑器的底部。在调试输出选项卡中，你将看到指示调试器已启动并正在运行的输出。
编辑器突出显示第 12 行，这是你在启动调试器之前设置的断点
左侧的运行和调试视图显示调试信息。你将在本教程的后面看到一个示例。
代码编辑器顶部会出现一个调试控制面板。你可以通过抓取左侧的点来在屏幕上移动它。

如果你的工作区中已经有一个 launch.json 文件，播放按钮将在确定如何运行和调试 C++ 文件时从中读取。如果你没有 launch.json，播放按钮将即时创建一个临时“快速调试”配置，从而完全省去了 launch.json 的需要！

单步调试代码

现在你已准备好开始单步调试代码。

单击或按下调试控制面板中的跳过图标。

这将使程序执行前进到 for 循环的第一行，并跳过在创建和初始化 msg 变量时调用的 vector 和 string 类中的所有内部函数调用。请注意侧边变量窗口中的变化。
再次按跳过以推进到此程序中的下一个语句（跳过用于初始化循环的所有内部代码）。现在，变量窗口显示有关循环变量的信息。
再次按跳过以执行 cout 语句。（请注意，C++ 扩展在最后一次 cout 执行之前不会向调试控制台打印任何输出。）
如果你愿意，可以继续按跳过，直到向量中的所有单词都打印到控制台。但如果你好奇，请尝试按步入按钮以单步执行 C++ 标准库中的源代码！

要返回自己的代码，一种方法是继续按跳过。另一种方法是在代码中设置断点，方法是切换到代码编辑器中的 helloworld.cpp 选项卡，将插入点放在循环内 cout 语句的某个位置，然后按 F9。左侧的沟槽中会出现一个红点，表示此行已设置断点。

然后按 F5 从标准库头文件中的当前行开始执行。执行将在 cout 处中断。如果你愿意，可以再次按 F9 以关闭断点。

循环完成后，你可以在集成终端的调试控制台选项卡中看到输出，以及 GDB 输出的一些其他诊断信息。

设置监视

要跟踪程序执行过程中变量的值，请对变量设置监视。

将插入点放在循环内。在监视窗口中，单击加号并在文本框中键入 word，这是循环变量的名称。现在，在你单步执行循环时查看监视窗口。
要在执行暂停在断点处时快速查看任何变量的值，你可以将鼠标指针悬停在其上方。

接下来，你将创建一个 tasks.json 文件，告诉 VS Code 如何构建（编译）程序。此任务将调用 g++ 编译器以从源代码创建可执行文件。

在编辑器中打开 helloworld.cpp 很重要，因为下一步使用编辑器中的活动文件作为上下文来创建下一步中的构建任务。

使用 launch.json 自定义调试

当你使用播放按钮或 F5 进行调试时，C++ 扩展会动态创建一个调试配置。

在某些情况下，你可能希望自定义调试配置，例如指定在运行时传递给程序的参数。你可以在 launch.json 文件中定义自定义调试配置。

要创建 launch.json，请从播放按钮下拉菜单中选择添加调试配置。

Add debug configuration play button menu

然后你将看到各种预定义调试配置的下拉菜单。选择 g++ 构建和调试活动文件。

C++ debug configuration dropdown

VS Code 创建一个 launch.json 文件，它看起来像这样

{
  "version": "0.2.0",
  "configurations": [
    {
      "name": "C/C++: g++ build and debug active file",
      "type": "cppdbg",
      "request": "launch",
      "program": "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}",
      "args": [],
      "stopAtEntry": false,
      "cwd": "${workspaceFolder}",
      "environment": [],
      "externalConsole": false,
      "MIMode": "gdb",
      "miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb",
      "setupCommands": [
        {
          "description": "Enable pretty-printing for gdb",
          "text": "-enable-pretty-printing",
          "ignoreFailures": true
        }
      ],
      "preLaunchTask": "C/C++: g++ build active file"
    }
  ]
}

在上面的 JSON 中，program 指定要调试的程序。这里它设置为活动文件文件夹 ${fileDirname} 和不带扩展名的活动文件名 ${fileBasenameNoExtension}，如果 helloworld.cpp 是活动文件，则为 helloworld。args 属性是一个在运行时传递给程序的参数数组。

默认情况下，C++ 扩展不会向你的源代码添加任何断点，并且 stopAtEntry 值设置为 false。

将 stopAtEntry 值更改为 true，以便在开始调试时让调试器在 main 方法处停止。

从现在开始，播放按钮和 F5 将在启动程序进行调试时从你的 launch.json 文件中读取。

C/C++ 配置

如果你想对 C/C++ 扩展进行更多控制，可以创建一个 c_cpp_properties.json 文件，它将允许你更改编译器路径、包含路径、C++ 标准（默认为 C++17）等设置。

你可以通过从命令面板 (⇧⌘P（Windows、Linux Ctrl+Shift+P）) 运行命令 C/C++: 编辑配置 (UI) 来查看 C/C++ 配置 UI。

Command Palette

这将打开C/C++ 配置页面。当你在此处进行更改时，VS Code 会将它们写入 .vscode 文件夹中名为 c_cpp_properties.json 的文件。

IntelliSense configuration window

仅当你的程序包含不在工作区或标准库路径中的头文件时，才需要修改包含路径设置。

Visual Studio Code 将这些设置放在 .vscode/c_cpp_properties.json 中。如果你直接打开该文件，它应该看起来像这样

{
  "configurations": [
    {
      "name": "Linux",
      "includePath": ["${workspaceFolder}/**"],
      "defines": [],
      "compilerPath": "/usr/bin/gcc",
      "cStandard": "c11",
      "cppStandard": "c++17",
      "intelliSenseMode": "clang-x64"
    }
  ],
  "version": 4
}

重用你的 C++ 配置

VS Code 现已配置为在 Linux 上使用 gcc。此配置适用于当前工作区。要重用此配置，只需将 JSON 文件复制到新项目文件夹（工作区）中的 .vscode 文件夹，并根据需要更改源文件和可执行文件的名称。

故障排除

编译器和链接错误

最常见的错误原因（例如 undefined _main 或 attempting to link with file built for unknown-unsupported file format 等）发生在当你启动构建或开始调试时 helloworld.cpp 不是活动文件时。这是因为编译器试图编译的不是源代码，而是你的 launch.json、tasks.json 或 c_cpp_properties.json 文件。

后续步骤

探索 VS Code 用户指南。
查看 C++ 扩展概述。
创建一个新的工作区，将你的 .json 文件复制到其中，调整新工作区路径、程序名称等必要的设置，然后开始编码！

5/13/2022