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使用 C++ 和 WSL 在 VS Code 中

在本教程中，你将配置 Visual Studio Code，以便在 适用于 Linux 的 Windows 子系统 (WSL) 中的 Ubuntu 上使用 GCC C++ 编译器 (g++) 和 GDB 调试器。GCC 代表 GNU Compiler Collection；GDB 是 GNU 调试器。WSL 是 Windows 内的一个 Linux 环境，它直接在计算机硬件上运行，而不是在虚拟机中。

注意：本教程的许多内容都适用于直接在 Linux 计算机上使用 C++ 和 VS Code 进行开发。

Visual Studio Code 通过 WSL 扩展支持直接在 WSL 中进行开发。我们推荐这种 WSL 开发模式，在这种模式下，除了编译器之外，所有源代码文件都托管在 Linux 发行版上。有关更多背景信息，请参阅 VS Code 远程开发。

完成本教程后，你将能够创建和配置自己的 C++ 项目，并探索 VS Code 文档以获取有关其众多功能的更多信息。本教程不介绍 GCC、Linux 或 C++ 语言。关于这些主题，网络上有很多优质资源。

如果你遇到任何问题，请随时在 VS Code 文档存储库中为此教程提交 issue。

先决条件

要成功完成本教程，你必须执行以下步骤

  1. 安装 Visual Studio Code。

  2. 安装 WSL 扩展。

  3. 安装 适用于 Linux 的 Windows 子系统，然后使用该页面上的链接安装你选择的 Linux 发行版。本教程使用 Ubuntu。安装过程中，请记住你的 Linux 用户密码，因为你需要它来安装其他软件。

设置你的 Linux 环境

  1. 打开 WSL 的 Bash shell。如果你安装了 Ubuntu 发行版，请在 Windows 搜索框中键入“Ubuntu”，然后在结果列表中单击它。对于 Debian，键入“Debian”，依此类推。

    Ubuntu in Start Menu

    Shell 将出现一个命令提示符，默认情况下它由你的用户名和计算机名组成，并将你置于主目录中。对于 Ubuntu，它看起来像这样

    Bash Shell

  2. 创建一个名为 projects 的目录，然后在该目录下创建一个名为 helloworld 的子目录

    mkdir projects
cd projects
mkdir helloworld

  3. 尽管你将使用 VS Code 来编辑源代码，但你将在 Linux 上使用 g++ 编译器编译源代码。你还将在 Linux 上使用 GDB 进行调试。这些工具在 Ubuntu 上不是默认安装的，因此你需要安装它们。幸运的是，这项任务非常简单！

  4. 从 WSL 命令提示符处，首先运行 apt-get update 来更新 Ubuntu 的包列表。过时的发行版有时会干扰新包的安装尝试。

    sudo apt-get update

    如果愿意，可以运行 sudo apt-get update && sudo apt-get dist-upgrade 来下载系统包的最新版本，但这可能会因为连接速度而花费更长的时间。

  5. 从命令提示符处，通过键入以下命令安装 GNU 编译器工具和 GDB 调试器：

    sudo apt-get install build-essential gdb

  6. 通过定位 g++ 和 gdb 来验证安装是否成功。如果 whereis 命令没有返回文件名，请尝试再次运行 update 命令。

    whereis g++
whereis gdb

注意：安装 g++ 编译器和 GDB 调试器的设置步骤也适用于直接在 Linux 计算机上而非 WSL 中进行开发的情况。在 helloworld 项目中运行 VS Code，以及编辑、构建和调试步骤都是相同的。

在 WSL 中运行 VS Code

导航到你的 helloworld 项目文件夹，然后使用 code . 从 WSL 终端启动 VS Code。

cd $HOME/projects/helloworld
code .

你将看到一条关于“正在安装 VS Code Server”的消息。VS Code 正在 Linux 端下载并安装一个小型服务器，然后桌面版 VS Code 将与该服务器进行通信。之后，VS Code 将启动并打开 helloWorld 文件夹。文件浏览器将显示 VS Code 现在在 WSL 上下文中运行，标题栏为 **WSL: Ubuntu**。

File Explorer in WSL

你也可以从状态栏识别远程上下文。

Remote context in the Status bar

如果你单击状态栏上的远程项，你将看到一个下拉菜单，其中包含适用于当前会话的远程命令。例如，如果你想结束在 WSL 中运行的会话，可以从下拉菜单中选择 **关闭远程连接** 命令。从 WSL 命令提示符运行 code . 将重新启动在 WSL 中运行的 VS Code。

code . 命令在当前工作文件夹中打开了 VS Code，该文件夹将成为你的“工作区”。在你完成本教程的过程中，你将在工作区的 .vscode 文件夹中看到创建的三个文件。

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

添加源代码文件

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

安装 C/C++ 扩展

创建文件后，如果 VS Code 检测到它是 C++ 语言文件，并且你尚未安装 Microsoft C/C++ 扩展，它可能会提示你进行安装。

C++ extension notification

选择 **安装**，然后在扩展视图中显示按钮时选择 **需要重新加载**，以完成 C/C++ 扩展的安装。

如果你已经在本地 VS Code 中安装了 C/C++ 语言扩展，则需要转到扩展视图（⇧⌘X (Windows, Linux Ctrl+Shift+X)），然后将这些扩展安装到 WSL 中。可以通过选择 **安装到 WSL** 按钮，然后选择 **需要重新加载** 来在 WSL 中安装本地安装的扩展。

Install in WSL 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你打开不同的视图，如 **搜索**、**源代码管理** 和 **运行**。你将在本教程后面查看 **运行** 视图。有关其他视图的更多信息，请参阅 VS Code 的 用户界面文档。

探索 IntelliSense

在你新的 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，开始键入 msg.，就像调用成员函数一样。你应该立即看到一个显示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，当添加开括号时，你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 **g++ 生成并调试活动文件**。

    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

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；在这种情况下是 g++。args 数组指定将传递给 g++ 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 g++ 获取活动文件 (${file})，对其进行编译，并在当前目录 (${fileDirname}) 中创建一个可执行文件，该文件的名称与活动文件相同，但没有扩展名 (${fileBasenameNoExtension})，对于我们的示例，结果是 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 值是你将在任务列表中看到的任务描述。强烈建议重命名此值，以区别于类似的已定义任务。

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

你可以修改 tasks.json 来构建多个 C++ 文件，方法是使用类似 "${workspaceFolder}/*.cpp" 的参数而不是 "${file}"。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，

  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++: g++ 生成并调试活动文件**（仅在第一次运行或调试 helloworld.cpp 时才会要求你选择编译器）。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**”。它将默认设置为上次使用的模式。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。

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。

  • 编辑器将突出显示第 12 行，这是你在开始调试器之前设置的断点。

    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

如果你已经在工作区中有 launch.json 文件，播放按钮将在确定如何运行和调试 C++ 文件时从它读取。如果你没有 launch.json，播放按钮将即时创建一个临时的“快速调试”配置，从而完全无需 launch.json！

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

    这将使程序执行推进到 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。注意侧面 **变量** 窗口的变化。

    Debugging windows

  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 **“单步跳过”** 以执行 cout 语句。（请注意，C++ 扩展在最后一个 cout 执行之前不会向 **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。

    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 输出的其他诊断信息。

    Debug console display

设置监视

为了在程序执行过程中跟踪变量的值，请为该变量设置一个 **监视**。

  1. 将插入点放在循环内。在 **监视** 窗口中，单击加号，然后在文本框中键入 word，这是循环变量的名称。现在，在你逐步执行循环时，查看“监视”窗口。

    Watch window

  2. 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

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

让 helloworld.cpp 在编辑器中打开很重要，因为下一步将使用编辑器中的活动文件作为上下文来创建下一步的生成任务。

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，你将看到一个下拉菜单，其中包含各种预定义的调试配置。选择 **g++ 生成并调试活动文件**。

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 指定了你想要调试的程序。在这里，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}，如果活动文件是 helloworld.cpp，则为 helloworld。args 属性是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

只有当你的程序包含工作区或标准库路径中不存在的头文件时，才需要修改 **Include path** 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
}

关闭 WSL 会话

完成在 WSL 中的工作后，你可以通过主 **文件** 菜单和命令面板（⇧⌘P (Windows, Linux Ctrl+Shift+P)）中的 **关闭远程连接** 命令来关闭远程会话。这将重启本地运行的 VS Code。你可以通过选择带有 **[WSL]** 后缀的文件夹，从 **文件** > **打开最近** 列表中轻松重新打开 WSL 会话。

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
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