mac 使用Clang（Next-gen compiler infrastructure）配置VS Code C/C++环境

原创

早起的鸟儿有虫吃

修改于 2025-01-12 18:41:18

1.4K1

文章被收录于专栏：吊打面试官吊打面试官

为了整理思路，文章采用模拟2人对话方式。

本文主要内容

libc++ 是LLVM编译器套件的默认C++标准库。
libstdc++是GNU编译器套件（GCC）的默认C++标准库
clang 环境变量设置

export PATH="/usr/local/opt/llvm/bin:$PATH"
export LDFLAGS="-L/usr/local/opt/llvm/lib/c++ -L/usr/local/opt/llvm/lib/unwind -lunwind" 
export CPPFLAGS="-I/usr/local/opt/llvm/include“

掌握最少知识

操作系统	开发语言	编译器	连接器	c++标准库	集成工具
Linux	c/c++	GCC	GNU Linker (ld)	libstdc++	gcc/g++
macOS	c/c++	Clang	LLVM Linker (lld)	libc++
Windows	c++	MSVC	link.exe		Microsoft Visual C++/MinGW
跨平台	Go	gc
跨平台	rust	rustc

提问：gcc是编译c语言代码，g++编译cpp代码，有什么区别或者说c与cpp有什么区别？

差别就是标准库，例如 stl 用到数据结构和算法

gcc hello.cpp -lstdc++

如果想使用 gcc 指令来编译执行 C++ 程序，需要在使用 gcc 指令时，手动为其添加

-lstdc++ 选项，表示 gcc 在编译 C++ 程序时可以链接必要的 C++ 标准库

该程序中使用了标准库 <iostream> 和 <string> 提供的类对象，而 gcc 默认是无法找到它们的

提问：标准库：libc ，libc++， libstdc++区别？

编译器支持： libstdc++是GNU编译器套件（GCC）的默认C++标准库实现，而libc++是LLVM编译器套件的默认C++标准库实现。因此，libstdc++主要用于GCC编译器，而libc++主要用于LLVM编译器（如Clang）。
gcc:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/11/libstdc++.so

ldd a.out 
  libstdc++.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6 (0x00007f62cd56f000) c++
   libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f62cd346000)

标准遵循：libstdc++实现了C++98、C++03、C++11、C++14和C++17标准的大部分功能，而libc++更加注重C++11、C++14和C++17标准的支持，并且在C++20标准中有更好的兼容性。 libc++ is a new implementation of the C++ standard library, targeting C++11 and abov

任务01: 从hello word

mac 使用Clang配置VS Code C/C++环境

mac 版本：

sw_vers

ProductName: macOS

ProductVersion: 15.2

BuildVersion: 24C101

问题：
Warning: You are using macOS 12.  
We (and Apple) do not provide support for this old version.
但在今年9月份的一次更新中，Brew 放弃了对 Monterey 的支持
解决：
升级os版本 耗时一个晚上

installing LLVM on MacOS

xcode-select --install //大约15分钟
xcode-select -p

/Applications/Xcode.app/Contents/Developer

brew update
xcode-select --install //大约15分钟
brew install llvm //

查看帮助文档:brew info llvm

==> llvm: stable 19.1.6 (bottled), HEAD [keg-only]

Next-gen compiler infrastructure

https://llvm.org/

Installed

/usr/local/Cellar/llvm/19.1.6 (8,107 files, 2GB)

Poured from bottle using the formulae.brew.sh API on 2025-01-12 at 08:26:07

From: https://github.com/Homebrew/homebrew-core/blob/HEAD/Formula/l/llvm.rb

License: Apache-2.0 WITH LLVM-exception

==> Dependencies

Build: cmake, ninja, swig

Required: python@3.13, xz, z3, zstd

==> Options

--HEAD

Install HEAD version

==> Caveats

CLANG_CONFIG_FILE_SYSTEM_DIR: /usr/local/etc/clang

CLANG_CONFIG_FILE_USER_DIR: ~/.config/clang

  

LLD is now provided in a separate formula:

brew install lld


We plan to build LLVM 20 with `LLVM_ENABLE_EH=OFF`. Please see:

https://github.com/orgs/Homebrew/discussions/5654


Using `clang`, `clang++`, etc., requires a CLT installation at `/Library/Developer/CommandLineTools`.

If you don't want to install the CLT, you can write appropriate configuration files pointing to your

SDK at ~/.config/clang.

  

To use the bundled libunwind please use the following LDFLAGS:

LDFLAGS="-L/usr/local/opt/llvm/lib/unwind -lunwind"

  

To use the bundled libc++ please use the following LDFLAGS:

LDFLAGS="-L/usr/local/opt/llvm/lib/c++ -L/usr/local/opt/llvm/lib/unwind -lunwind"

  

NOTE: You probably want to use the libunwind and libc++ provided by macOS unless you know what you're doing.

  

llvm is keg-only, which means it was not symlinked into /usr/local,

because macOS already provides this software and installing another version in

parallel can cause all kinds of trouble.

  

If you need to have llvm first in your PATH, run:

echo 'export PATH="/usr/local/opt/llvm/bin:$PATH"' >> ~/.zshrc

  

For compilers to find llvm you may need to set:

export LDFLAGS="-L/usr/local/opt/llvm/lib"

export CPPFLAGS="-I/usr/local/opt/llvm/include"

编译环境配置：

echo 'export PATH="/usr/local/opt/llvm/bin:$PATH"' >> ~/.bashrc

//这将使你的终端会话能够找到 LLVM 的 `clang` 和 `clang++` 命令。


clang -v

Homebrew clang version 19.1.6

Target: x86\_64-apple-darwin24.2.0

Thread model: posix

InstalledDir: /usr/local/Cellar/llvm/19.1.6/bin

Configuration file: /usr/local/etc/clang/x86\_64-apple-darwin24.cfg

System configuration file directory: /usr/local/etc/clang

设置编译器标志

To use the bundled libc++ please use the following LDFLAGS:

echo 'export LDFLAGS="-L/usr/local/opt/llvm/lib - L/usr/local/opt/llvm/lib/c++ -L/usr/local/opt/llvm/lib/unwind -lunwind"' >> ~/.bashrc

echo 'export CPPFLAGS="-I/usr/local/opt/llvm/include"' >> ~/.bashrc

source ~/.bashrc

How to use LDFLAGS in makefile

Makefile选项CPPFLAGS ：

指定头文件（.h文件）的路径
CPPFLAGS 可以用于 C 和 C++ 两者。
gcc参数 -I/usr/include ，大写的I

Makefile选项LDFLAGS

指定库文件的位置
gcc参数LDFLAGS=-L/usr/lib 大写L
LIBS：告诉链接器要链接哪些库文件，如LIBS = -lpthread -liconv 小写l

gcc 编译 hello world代码过程

说明：

GCC程序的编译过程大概分四个阶段

预处理（Pre-Processing） g++ -E hello.cpp -o hello.i 说明： 1. g++ 默认使用 libstdc++标准库 2. 模板的处理不是在预处理阶段完成的
编译（Compiling）：
1. g++ -S hello.i -o hello.s
2. 说明：编译过程就是把预处理完的文件进行一系列词法分析，语法分析，语义分析及优化后生成相应的汇编代码文件
汇编（Assembling） 1.g++ -c hello.s -o hello.o 1. objdump -h hello.o以获取二进制文件每个段的头部信息
链接（Linking）
链接器ld将各个目标文件组装在一起，解决符号依赖，库依赖关系，并生成可执行文件
g++ -o hello hello.o
连接过程 g++ -v -o hello hello.o

Using built-in specs.

COLLECT\_GCC=g++

COLLECT\_LTO\_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86\_64-linux-gnu/11/lto-wrapper

OFFLOAD\_TARGET\_NAMES=nvptx-none:amdgcn-amdhsa

OFFLOAD\_TARGET\_DEFAULT=1

Target: x86\_64-linux-gnx

Thread model: posix

默认情况下是使用动态链接

file hello

hello: ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked

clang 编译hellow word 过程

clang++ hello.cpp -o hello -L/usr/local/opt/llvm/lib/c++ -L/usr/local/opt/llvm/lib/unwind -lc++ -lunwind

export LDFLAGS="-L/usr/local/opt/llvm/lib/c++ -L/usr/local/opt/llvm/lib/unwind -lunwind"

clang++ hello.cpp -o hello

otool -L hello

/usr/lib/libc++.1.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1800.105.0)

/usr/lib/libSystem.B.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1351.0.0)

lang++：使用 LLVM 的 C++ 编译器来编译 C++ 源代码。
hello.cpp：你的 C++ 源文件。
-o hello：指定输出文件名为 hello，即编译后生成的可执行文件名。
-L/usr/local/opt/llvm/lib/c++：告诉编译器去 /usr/local/opt/llvm/lib/c++ 目录查找 libc++ 库，这是通过 Homebrew 安装的 LLVM 提供的库。
-L/usr/local/opt/llvm/lib/unwind：告诉编译器去 /usr/local/opt/llvm/lib/unwind 目录查找 libunwind 库，这是 LLVM 提供的用于处理堆栈展开和异常的库。
-lc++：指定使用 LLVM 提供的 libc++ 库。
-lunwind：指定链接 LLVM 提供的 libunwind 库

这样做的效果：

通过这个命令，clang++ 将使用 Homebrew 安装的 LLVM 提供的 libc++ 和 libunwind，而不是系统自带的版本。
这对于需要使用更现代的 LLVM 特性或者自定义版本的库时非常有用

小王提问：

/usr/lib/libc++.1.dylib 是 macOS 系统自带的 C++ 标准库，

不是通过 LLVM 安装的。这个编译不对

老王回答:~/.bash_profile环境变量重新设置一次

export LDFLAGS="-L/usr/local/opt/llvm/lib/c++ -L/usr/local/opt/llvm/lib/unwind -lunwind" export CPPFLAGS="-I/usr/local/opt/llvm/include

clang++ hello.cpp -o hello

otool -L hello

hello:

/usr/local/opt/llvm/lib/c++/libc++.1.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0)

/usr/local/opt/llvm/lib/unwind/libunwind.1.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1.0.0)

完整过程：clang++ -v hello.cpp -o hello

clang++ -v -E hello.cpp -o hello.i

clang++ -v -c hello.s -o hello.o

clang++ -v hello.o -o hello

从你提供的 clang++ -v hello.cpp -o hello 命令的输出中，我们可以看到 clang++ 编译过程的详细信息，涉及几个关键步骤：

编译器信息：
clang version 19.1.6：表示你正在使用 Homebrew 安装的 clang++ 版本 19.1.6。
目标平台：x86_64-apple-darwin24.2.0，表明编译器为 macOS 的 x86_64 架构生成代码。
安装目录：编译器位于 /usr/local/Cellar/llvm/19.1.6/bin。预处理：
编译器会处理源代码文件 hello.cpp，展开其中的宏和头文件。编译器在日志中显示了头文件搜索路径。例如，它会查找 #include 文件，在 /usr/local/Cellar/llvm/19.1.6/bin/../include/c++/v1 和 /usr/local/Cellar/llvm/19.1.6/lib/clang/19/include 等目录中查找标准库。编译：
在此阶段，clang++ 将 C++ 源代码文件 hello.cpp 编译为目标文件（.o 文件）。它调用了 clang-19（clang++ 的前端），并且使用了很多编译选项，如 -target-sdk-version=15.2 来指定 SDK 版本。
日志中提到了编译器的一些标志，如 -fcxx-exceptions（启用 C++ 异常支持），-fexceptions（启用异常），-mrelocation-model pic（生成位置无关代码），等等。链接：
最后，编译器调用 ld（链接器）来链接生成目标文件（.o）和所需的标准库（如 libc++）。这会生成最终的可执行文件 hello。
链接器调用日志显示了它如何将目标文件与标准库链接（包括 libc++ 和 libSystem），并使用 -syslibroot 指定了 macOS 的系统库路径。