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配置 VS Code 以使用 Microsoft C++

在本教程中，您将在 Windows 上配置 Visual Studio Code 以使用 Microsoft Visual C++ 编译器和调试器。

配置 VS Code 后，您将在 VS Code 中编译和调试一个简单的 Hello World 程序。本教程不介绍 Microsoft C++ 工具集或 C++ 语言的详细信息。有关这些主题，网上有很多很好的资源。

如果您有任何问题，请随时在 VS Code 文档存储库中为本教程提交 issue。

先决条件

要成功完成本教程，您必须执行以下操作：

  1. 安装 Visual Studio Code。

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

    C/C++ extension

  3. 安装 Microsoft Visual C++ (MSVC) 编译器工具集。

    如果您有较新版本的 Visual Studio，请从 Windows 开始菜单打开 Visual Studio Installer，并验证是否已勾选 C++ 工作负载。如果未安装，请勾选该框，然后在安装程序中选择“修改”按钮。

    您也可以在不安装完整 Visual Studio IDE 的情况下安装“使用 C++ 的桌面开发”工作负载。从 Visual Studio 下载页面，向下滚动直到在“所有下载”部分看到“Visual Studio 工具”，然后选择“用于 Visual Studio 的生成工具 2022”的下载项。

    Build Tools for Visual Studio download

    这将启动 Visual Studio Installer，它会弹出一个对话框，显示可用的 Visual Studio 生成工具工作负载。勾选“使用 C++ 的桌面开发”工作负载，然后选择“安装”。

    Cpp build tools workload

注意：只要您拥有有效的 Visual Studio 许可证（社区版、专业版或企业版），就可以将 Visual Studio Build Tools 的 C++ 工具集与 Visual Studio Code 一起用于开发、生成和测试任何 C++ 代码。

检查 Microsoft Visual C++ 安装

要从命令行或 VS Code 使用 MSVC，您必须从“Visual Studio 的开发者命令提示符”运行。普通的 shell（如 PowerShell、Bash 或 Windows 命令提示符）没有设置必要的路径环境变量。

要打开 VS 的开发者命令提示符，请在 Windows 开始菜单中开始键入“developer”，您应该会在建议列表中看到它。确切的名称取决于您安装的 Visual Studio 版本或 Visual Studio Build Tools 版本。选择该项以打开提示符。

Developer Command Prompt

您可以通过键入“cl”来测试 C++ 编译器 `cl.exe` 是否已正确安装，您应该会看到一条版权消息，其中包含版本和基本用法说明。

Checking cl.exe installation

如果开发者命令提示符将 BuildTools 位置作为起始目录（您不希望将项目放在那里），请导航到您的用户文件夹（`C:\users\{your username}\`），然后再开始创建新项目。

注意：如果您出于某种原因无法从“开发者命令提示符”运行 VS Code，您可以在“在开发者命令提示符之外运行 VS Code”中找到生成 C++ 项目的解决方法。

创建 Hello World

从开发者命令提示符中，创建一个名为“projects”的空文件夹，您可以在其中存储所有 VS Code 项目，然后创建一个名为“helloworld”的子文件夹，导航到其中，并通过输入以下命令在（`.`）该文件夹中打开 VS Code（`code`）：

mkdir projects
cd projects
mkdir helloworld
cd helloworld
code .

“code .”命令会在当前工作文件夹中打开 VS Code，该文件夹将成为您的“工作区”。在本教程中，您会发现在工作区中的 `.vscode` 文件夹中创建了三个文件。

  • tasks.json（生成说明）
  • launch.json（调试器设置）
  • c_cpp_properties.json（编译器路径和 IntelliSense 设置）

添加源文件

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

New File title bar button

添加 Hello World 源代码

现在粘贴以下源代码

#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;
}

现在按 ⌘S (Windows、Linux 为 Ctrl+S) 保存文件。请注意，你刚刚添加的文件出现在 VS Code 侧边栏的文件资源管理器视图 (⇧⌘E (Windows、Linux 为 Ctrl+Shift+E)) 中

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。

最左侧的活动栏允许您打开不同的视图，例如“搜索”、“源代码管理”和“运行”。您将在本教程的后面部分查看“运行”视图。您可以在 VS Code 的 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，该版本可让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

在新的 `helloworld.cpp` 文件中，将鼠标悬停在 `vector` 或 `string` 上以查看类型信息。在 `msg` 变量声明之后，像调用成员函数一样开始键入 `msg.`。您应该会立即看到一个补全列表，显示所有成员函数，以及一个显示 `msg` 对象类型信息的窗口。

Statement completion IntelliSense

您可以按 Tab 键插入选定的成员；然后，当您添加开括号时，您将看到有关该函数所需的任何参数的信息。

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。

  1. 打开 helloworld.cpp，使其成为活动文件。

  2. 单击编辑器右上角的播放按钮。

    Screenshot of helloworld.cpp and play button

  3. 从系统中检测到的编译器列表中选择“C/C++: cl.exe 生成和调试活动文件”。

    C++ debug configuration dropdown

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。

  1. 生成成功后，你的程序输出将显示在集成终端中。

    screenshot of program output

如果您在尝试使用 cl.exe 生成和调试时遇到错误，请确保您已通过 `code .` 快捷方式“从 Visual Studio 的开发者命令提示符启动 VS Code”。

Error notification when trying to use MSVC without running VS Code from the Developer Command Prompt for VS

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++: cl.exe build active file",
      "command": "cl.exe",
      "args": [
        "/Zi",
        "/EHsc",
        "/Fe:",
        "${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe",
        "${file}"
      ],
      "problemMatcher": ["$msCompile"],
      "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“cl.exe”。`args` 数组指定将传递给 cl.exe 的命令行参数。这些参数必须按编译器期望的顺序指定。

此任务指示 C++ 编译器接受活动文件（`${file}`）、编译它，并在当前目录（`${fileDirname}`）中创建一个可执行文件（`/Fe:` 开关），其名称与活动文件相同但扩展名为 `.exe`（`${fileBasenameNoExtension}.exe`），从而在我们的示例中生成 `helloworld.exe`。

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说明。强烈建议重命名此值以区分类似的任务。

`problemMatcher` 值选择用于在编译器输出中查找错误和警告的输出解析器。对于 cl.exe，如果您使用 `$msCompile` problem matcher，将获得最佳结果。

从现在开始，播放按钮将从 tasks.json 中读取信息，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，而标记为默认的任务将被播放按钮使用。如果你需要更改默认编译器，可以运行任务: 配置默认生成任务。或者，你可以修改 tasks.json 文件，并通过替换以下段落来删除默认设置

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

替换为

    "group": "build",

修改 tasks.json

您可以通过使用类似 `"${workspaceFolder}/*.cpp"` 的参数而不是 `"${file}"` 来修改 `tasks.json` 以生成多个 C++ 文件。这将生成当前文件夹中的所有 `.cpp` 文件。您也可以通过将 `"${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe"` 替换为硬编码的文件名（例如 `"${workspaceFolder}\\myProgram.exe"`）来修改输出文件名。

调试 helloworld.cpp

要调试你的代码，

  1. 回到 helloworld.cpp，使其成为活动文件。
  2. 通过单击编辑器边距或在当前行使用 F9 设置断点。helloworld.cpp 中断点的屏幕截图
  3. 从播放按钮旁边的下拉菜单中，选择调试 C/C++ 文件。播放按钮下拉菜单的屏幕截图
  4. 从系统中检测到的编译器列表中选择“C/C++: cl.exe 生成和调试活动文件”（第一次运行或调试 `helloworld.cpp` 时才会要求您选择编译器）。 C++ 调试配置下拉列表

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。如果播放按钮上显示调试图标，则可以选择播放按钮进行调试，而不是选择下拉菜单项。

如果您在尝试使用 cl.exe 生成和调试时遇到错误，请确保您已通过 `code .` 快捷方式“从 Visual Studio 的开发者命令提示符启动 VS Code”。

Error notification when trying to use MSVC without running VS Code from the Developer Command Prompt for VS

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。

  • 编辑器会高亮显示你在启动调试器之前设置断点的行

    Initial breakpoint

  • 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。

    Debugging controls

单步调试代码

现在你已准备好开始单步调试代码。

  1. 单击或按下调试控制面板中的跳过图标。

    Step over button

    这将把程序执行推进到 for 循环的第一行，并跳过 `vector` 和 `string` 类中在创建和初始化 `msg` 变量时调用的所有内部函数调用。请注意左侧“变量”窗口中的变化。

    Debugging windows

    在这种情况下，错误是预期的，因为虽然循环的变量名现在对调试器可见，但语句尚未执行，因此此刻没有任何可读的内容。但是，`msg` 的内容是可见的，因为该语句已完成。

  2. 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。

  3. 再次按“逐过程”以执行 `cout` 语句。（请注意，C++ 扩展在循环退出之前不会向“调试控制台”打印任何输出。）

  4. 如果你愿意，可以继续按单步跳过，直到向量中的所有单词都打印到控制台。但如果你好奇，可以尝试按单步进入按钮来单步执行 C++ 标准库中的源代码！

    Breakpoint in gcc standard library header

    要返回到你自己的代码，一种方法是继续按单步跳过。另一种方法是在你的代码中设置一个断点，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的 cout 语句的某处，然后按 F9。左侧的边栏会出现一个红点，表示已在此行设置了断点。

    Breakpoint in main

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

设置监视

有时您可能想在程序执行时跟踪变量的值。您可以通过设置变量的“监视”来实现。

  1. 将插入点放在循环内。在“监视”窗口中，选择加号，然后在文本框中键入 `word`，这是循环变量的名称。现在，在单步执行循环时观察“监视”窗口。

    Watch window

  2. 通过在循环前添加此语句来添加另一个监视：int i = 0;。然后，在循环内部添加此语句：++i;。现在，像上一步一样为 i 添加监视。

  3. 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。

    Mouse hover

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++ 扩展会即时创建一个动态调试配置。

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，您将看到一个下拉菜单，用于各种预定义的调试配置。选择“C/C++: cl.exe 生成和调试活动文件”。

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++: cl.exe build and debug active file",
      "type": "cppvsdbg",
      "request": "launch",
      "program": "${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe",
      "args": [],
      "stopAtEntry": false,
      "cwd": "${workspaceFolder}",
      "environment": [],
      "externalConsole": false,
      "preLaunchTask": "C/C++: cl.exe build active file"
    }
  ]
}

在上面的 JSON 中，`program` 指定了您要调试的程序。此处设置为活动文件文件夹（`${fileDirname}`）和带 `.exe` 扩展名的活动文件名（`${fileBasenameNoExtension}.exe`），如果 `helloworld.cpp` 是活动文件，则为 `helloworld.exe`。`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 在启动程序进行调试时将从你的 launch.json 文件中读取信息。

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 为 Ctrl+Shift+P)) 运行 C/C++: 编辑配置 (UI) 命令来查看 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。

Command Palette

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

{
  "configurations": [
    {
      "name": "Win32",
      "includePath": ["${workspaceFolder}/**"],
      "defines": ["_DEBUG", "UNICODE", "_UNICODE"],
      "windowsSdkVersion": "10.0.18362.0",
      "compilerPath": "C:/Program Files (x86)/Microsoft Visual Studio/2019/BuildTools/VC/Tools/MSVC/14.24.28314/bin/Hostx64/x64/cl.exe",
      "cStandard": "c11",
      "cppStandard": "c++17",
      "intelliSenseMode": "msvc-x64"
    }
  ],
  "version": 4
}

仅当您的程序包含不在工作区或标准库路径中的头文件时，才需要添加到“Include path”数组设置中。

编译器路径

`compilerPath` 设置是您配置中的一个重要设置。扩展使用它来推断 C++ 标准库头文件的路径。当扩展知道这些文件的位置时，它可以提供有用的功能，例如智能补全和“转到定义”导航。

C/C++ 扩展会尝试根据其在系统上找到的内容，将 `compilerPath` 填充为默认编译器位置。扩展会在几个常见的编译器位置中进行搜索。

`compilerPath` 的搜索顺序是：

  • 首先检查 Microsoft Visual C++ 编译器Ope
  • 然后搜索 Windows Subsystem for Linux (WSL) 上的 g++
  • 然后搜索 Mingw-w64 的 g++。

如果您安装了 g++ 或 WSL，则可能需要将 `compilerPath` 更改为与项目的首选编译器匹配。对于 Microsoft C++，路径应类似于以下内容，具体取决于您安装的具体版本：“C:/Program Files (x86)/Microsoft Visual Studio/2017/BuildTools/VC/Tools/MSVC/14.16.27023/bin/Hostx64/x64/cl.exe”。

重用 C++ 配置

VS Code 现在已配置为使用 Microsoft C++ 编译器。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，然后根据需要更改源文件和可执行文件的名称。

在开发者命令提示符之外运行 VS Code

在某些情况下，无法从“Visual Studio 的开发者命令提示符”运行 VS Code（例如，在通过 SSH 的远程开发场景中）。在这种情况下，您可以使用以下 `tasks.json` 配置来自动化生成期间“Visual Studio 的开发者命令提示符”的初始化：

{
  "version": "2.0.0",
  "windows": {
    "options": {
      "shell": {
        "executable": "cmd.exe",
        "args": [
          "/C",
          // The path to VsDevCmd.bat depends on the version of Visual Studio you have installed.
          "\"C:/Program Files (x86)/Microsoft Visual Studio/2019/Community/Common7/Tools/VsDevCmd.bat\"",
          "&&"
        ]
      }
    }
  },
  "tasks": [
    {
      "type": "shell",
      "label": "cl.exe build active file",
      "command": "cl.exe",
      "args": [
        "/Zi",
        "/EHsc",
        "/Fe:",
        "${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe",
        "${file}"
      ],
      "problemMatcher": ["$msCompile"],
      "group": {
        "kind": "build",
        "isDefault": true
      }
    }
  ]
}

注意：`VsDevCmd.bat` 的路径可能因 Visual Studio 版本或安装路径而异。您可以通过打开命令提示符并运行 `dir "\VsDevCmd*" /s` 来查找 `VsDevCmd.bat` 的路径。

故障排除

无法识别“cl.exe”术语

如果您看到错误“无法将“cl.exe”术语识别为 cmdlet、函数、脚本文件或可运行程序的名称。”，这通常意味着您正在“Visual Studio 的开发者命令提示符”之外运行 VS Code，并且 VS Code 不知道 `cl.exe` 编译器的路径。

VS Code 必须从 Visual Studio 的开发者命令提示符启动，或者任务必须配置为在开发者命令提示符之外运行。

您可以通过打开新终端（⌃⇧`（Windows、Linux Ctrl+Shift+`））并键入“cl”来验证 VS Code 是否在开发者命令提示符的上下文中运行，以确认 `cl.exe` 对 VS Code 可用。

fatal error C1034: assert.h: 未设置 include 路径

在这种情况下，`cl.exe` 可通过 `PATH` 环境变量用于 VS Code，但 VS Code 仍需要从“Visual Studio 的开发者命令提示符”启动，或配置为在开发者命令提示符之外运行。否则，`cl.exe` 无法访问 `INCLUDE` 等重要环境变量。

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，将您的 `.vscode` JSON 文件复制到其中，调整新工作区路径、程序名称等的必要设置，然后开始编码！
3/7/2023
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