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C/C++的编译器|编译环境(非常全面的比较)

C/C++编译器的一些易混淆概念,总结一下。

关于什么是Unix-like操作系统,常见操作系统间差异,什么是操作系统接口等等,请参考《操作系统宝鉴》。

 

C/C++编译器有哪些?

 

首先是如雷贯耳的这几位仁兄,MSVC、GCC、Cygwin、MingW(Cygwin和MingW的英文发音),另外还有些小众和新秀,像ICC(Intel C/C++ Compiler)、BCC(Borland C/C++ Compiler,快销声匿迹了)、RVCT(ARM的汇编/C/C++编译器,内置在ARM的IDE——RVDS中)、Pgi编译器……其实有一大串,我们只要熟悉常用的最强大的几款就可以了。

 

 

主流C/C++编译器|编译环境简介

 

MSVC

MSVC是微软Windows平台Visual Studio自带的C/C++编译器。

优点:对Windows平台支持好,编译快。

缺点:对C++的新标准支持得少。

 

 

GCC

GCC原名GNU C Compiler,后来逐渐支持更多的语言编译(C++、Fortran、Pascal、Objective-C、Java、Ada、Go等),所以变成了GNU Compiler Collection(GNU编译器套装),是一套由GNU工程开发的支持多种编程语言的编译器。GCC是自由软件发展过程中的著名例子,由自由软件基金会以GPL协议发布,是大多数类Unix(如Linux、BSD、Mac OS X等)的标准编译器,而且适用于Windows(借助其他移植项目实现的,比如MingW、Cygwin等)。GCC支持多种计算机体系芯片,如x86、ARM,并已移植到其他多种硬件平台。

优点:类Unix下的标准编译器,支持众多语言,支持交叉编译。

缺点:默认不支持Windows,需要第三方移植才可用于Windows。

 

 

Cygwin

Cygwin是一个Windows下Unix-like模拟环境,具体说就是Unix-like接口(OS API,命令行)重定向层,其目的是不修改软件源码仅重新编译就可以将Unix-like系统上的软件移植到Windows上(这个移植也许还算不上严格意义上的无缝移植)。始于1995年,最初作为Cygnus软件公司工程师Steve Chamberlain的一个项目。

和GCC的关系:Cygwin是让Windows拥有Unix-like环境的软件而不是编译器,GCC是安装在Cygwin上的编译器。

优点:可以比MingW移植更多的软件到Windows上,对Linux接口模拟比MingW全面。

缺点:软件运行依赖cygwin1.dll,速度受点影响。

 注意:Unix-like模拟环境不是Unix虚拟环境,很多论述中都声称Cygwin是在Windows上尽可能模拟类Unix环境,这容易造成误解,好像类Unix的elf程序可以直接运行在安装了Cygwin的Windows上一样。Cygwin和Wine的思路是不同的。在Windows+Cygwin上你可以像类Unix那样使用命令行和编程,但elf等非exe格式的程序是不能被Cygwin运行的,所以Cygwin和Unix虚拟机、Wine是完全不同的,叫Unix-like环境,模拟非虚拟,是有限的选择性的模拟,请不要误解。

 

MingW

MingW(Minimalist GNU on Windows)是一个Linux/Windows下的可以把软件源码中Unix-like OS API调用通过头文件翻译替换成相应的Windows API调用的编译环境,其目的和Cygwin相同。从而把Linux上的软件在不修改源码的情况下编译为可直接在Win下执行的exe。

和GCC的关系:MingW是编译环境,不是编译器,GCC是MingW中的核心组成。

优点:在Win下可以和Linux一样的方式编译C/C++源码,可以说是Win版的GCC,其生产的Windows PE程序相比Cygwin不依赖任何第三方库,比Cygwin纯粹,理论上也更快速。

缺点:编译速度、编译出的程序在算法上可能都比MSVC慢。

注意:与Windows下其它编译器不同的是,MinGW与Linux下广泛使用的GNU近乎完全兼容,这意味着,在Linux下如何编译源代码,在MinGW中也可以以完全相同的方式编译。有些Linux下的开发人员(比如开源阵营)发布的源代码通常只提供Linux下的编译方式,而不提供Windows下的编译方式(这可能与其不熟悉windows操作系统有关),但确实有不少用户需要在在Windows下编译使用此源代码。这在种情况下,如果Windows用户想用VC、BC等编译器编译该源代码,必须重写Makefile(各种编译器所支持的Makefile不尽相同),工作量比较大不说,还很难保证不出错。MinGW的出现,提供了两个平台下的“跨平台编译方案”。MinGW与MSYS相配合,连./configure都有了。与GNU不同的是,MinGW编译生成的是Windows下的可执行文件(.exe)或库文件(.dll,.lib)——不过编译过程中的的中间文件仍然是.o文件,而不是.obj文件(这当然无所谓了,中间文件嘛,编译完成后就没有用了)。

 

 

在我们对比Cygwin和MingW之前,请先理清一件事,那就是,

如何从Unix-like系统向Windows系统移植软件?

 

现代操作系统包括Windows和Linux的基本设计概念,像进程线程地址空间虚拟内存这些都大同小异,二者之上的程序之所以不兼容,主要是它们对这些功能具体实现上的差异:

首先,是可执行文件的格式,Window使用PE的格式,并且要求以.EXE为后缀名,Linux则使用Elf。

其次,操作系统API也同,比如,Windows用CreateProcess()创建进程,而Unix-like系统则使用fork(),其他还有很多诸如spawn、signals、select、sockets等。

分析之后可知,要把Unix-like系统上的软件移植到Windows上,有几种思路:

第一种:修改软件源码并重新编译,这个方法最笨,类Unix下大量的软件要修改工作量很大,编译生成目标平台可执行文件格式。

第二种:不修改软件源码但把类Unix接口调用悄悄替换为WinAPI,还是需要重新编译,编译生成目标平台可执行文件格式。

第三种,无缝移植的运行环境,无需重新编译,在一种OS上建立另一中OS的应用软件虚拟环境(和虚拟机不一样),比如Wine(把Windows上的可执行程序直接原样移植到Linux上)。

 

Cygwin和MingW的对比

 

作为编译环境时,都依赖于GCC

用它们作编译环境、交叉编译,根本上都是因为GCC编译器的支持,它们做的工作是为GCC的编译扫除Unix-like、Windows间OS API的差异这个障碍。

 

二者都必须重新编译后实现移植,生成的程序都是PE格式

二者都不能让Linux下的程序直接运行在Windows上(无缝移植),必须通过源代码重新编译。有些人声称cygwin支持rpm的压缩包,注意,rpm压缩包其实是src.rpm,内部还是源码而非elf格式,cygwin不支持常规rpm包的安装。

 

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

Cygwin是Windows上运行的Unix-like环境,MingW是运行在Linux或者Windows上的Windows PE编译环境。

 

MingW中的子项目MSys和Cygwin更像

Cygwin除了全面模拟Linux的接口(命令行,OS API),提供给运行在它上面的的Windows程序使用,并提供了大量现成的软件,更像是一个平台。MingW也有一个叫MSys(Minimal SYStem)的子项目,主要是提供了一个模拟Linux的Shell和一些基本的Linux工具。因为编译一个大型程序,光靠一个GCC是不够的,还需要有Autoconf等工具来配置项目,所以一般在Windows下编译ffmpeg等Linux下的大型项目都是通过Msys来完成的,当然Msys只是一个辅助环境,根本的工作还是MingW来做的。

 

实现思路有同有异

Cygwin和MingW都是第二种软件移植思路,当然,二者还是有区别,区别就在于“替换”方式,Cygwin编译时,程序依然以Linux的方式调用系统API,只不过把Unix-like接口link到自己的cygwin1.dll上,然后在cygwin1.dll中重新调用Windows API,cygwin1.dll再调用Windows对应的实现,来把结果返回给程序。也就是说,他们基于Win32 API中写了一个Unix系统API的重定向层,所以用它移植的软件都依赖于cygwin1.dll,MingW编译时通过特有的WinAPI头文件把类Unix-like调用替换为WinAPI,用它移植的软件无需依赖第三方库,可直接运行在Windows平台。为了达到类Unix软件仅通过重新编译移植到Win的目的,Cygwin在运行时偷梁换柱,MingW在编译时偷梁换柱。

用一个PE格式查看工具检查一下就能发现,Cygwin生成的程序依然有fork()这样的Linux系统调用,但目标库是cygwin1。而MingW生成的程序,则全部使用从KERNEL32导出的标准Windows系统API。

 

使用方式有同有异

把类Unix上的软件移植到Windows是二者的主要目标,除此之外,顺带的,MingW和Cygwin都可以用来跨平台开发等等其他事情,

Windows + Cygwin:可以在Windows上学习Linux命令,还可以在Windows上做Linux软件的开发,包括用GCC编译elf(交叉编译)。

Linux + MingW:可以在Linux上做Windows软件的开发,包括用GCC编译exe(交叉编译)。

Windows/Linux + MingW:可以摆脱MSVC的“束缚”,用GNU的自由软件来编译生成不依赖第三方库的纯粹Windows PE格式(exe)二进制程序。

 

Cygwin重量级,MingW轻量级

与MingW思路一致的,两者相比,Cygwin是重量级的(需下载50M以上直至数百兆不等,安装后占用空间可达1G),MinGW是轻量级的(需下载的文件只有20M,安装后70M左右),这是单纯从体积上说的,另外Cygwin现在据说也不是完全免费的了。

 

网络上的对比列表(UnxUtils自行无视,仅供参考)

功能

UnxUtils

MinGW

Cygwin

设计原理

原生

原生

模拟

运行依赖

无依赖

依赖msys.dll(一定依赖它吗?值得验证)

依赖cygwin.dll

运行性能(比较)

最快

中等

DOS执行

可以

可以

不可以

更新速度

完善停止更新

较慢

基本同步gcc

shell命令

较多

较少

较多

uname

WindowsNT

MINGW32_NT-5.1

CYGWIN_NT-5.1

env

同Windows

同Windows

不完全同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

/cygdrive/c

vi

gcc套件

开发库

WinAPI

POSIX

图形库

GTK/QT

GTK/QT

可移植性

Win32API不可移植

无缝移植

程序运行

原生

模拟

程序依赖

cygwin.dll

程序性能(比较)

较快(慢于VC和Linux下的gcc)

较慢(快于java)

 

 

小拓展

 

一个编译器编译时能否调用编译其他编译器产生的lib、dll?

不可以,name***不同,也就是名字混淆方式不同。

 

http://rendao.org/blog/1071/

posted on 2018-06-13 16:18 思月行云 阅读(27) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: C\C++

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