更新日志

2024-10-13

发布文章。

准备工作

由于我们最终是要使用 VSCode 而非 Visual Studio 进行 C++ 开发,因此本节 Clang 的安装将使用 MSYS2 + mingw-w64 进行。

安装 MSYS2

GitHub Release 上下载最新版的 MSYS2 安装包。如果访问 GitHub 有困难,也可以使用清华镜像源进行下载。

下载后打开安装程序,选择一个合适的路径,然后一路点 next 即可安装完成。

打开 Windows Terminal,在设置中选择打开 JSON 文件,然后将下列配置添加到打开的 JSON 文件中,注意更换 MSYS2 路径为自己的安装路径:

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"profiles": {
  "list":
  [
    // ...
    {
      "guid": "{17da3cac-b318-431e-8a3e-7fcdefe6d114}",
      "name": "Clang64 / MSYS2",
      "commandline": "C:/msys64/msys2_shell.cmd -defterm -here -no-start -clang64",
      "startingDirectory": "C:/msys64/home/%USERNAME%",
      "icon": "C:/msys64/Clang64.ico",
    },
    {
      "guid": "{71160544-14d8-4194-af25-d05feeac7233}",
      "name": "MSYS / MSYS2",
      "commandline": "C:/msys64/msys2_shell.cmd -defterm -here -no-start -msys",
      "startingDirectory": "C:/msys64/home/%USERNAME%",
      "icon": "C:/msys64/msys2.ico",
    },
    // ...
  ]
}
接着在 Windows Terminal 中打开刚刚设置的 Clang64 / MSYS2 界面,在终端中输入
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sed -i "s#https\?://mirror.msys2.org/#https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/msys2/#g" /etc/pacman.d/mirrorlist*
将 MSYS2 的包仓库更换为清华镜像源,然后输入
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pacman -Syu
更新系统。

安装 Clang 工具链

clang 应当安装在 clang64 环境下,否则会导致 clangd 识别头文件出错

在 Clang64 / MSYS2 命令行中输入

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pacman -S mingw-w64-clang-x86_64-toolchain
即可安装 clang 工具链。

安装 Xmake

Release 上下载最新版的 xmake-master.win64.exe,安装即可。

在终端输入

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winget install xmake
即可安装 Xmake。

在 Clang64 / MSYS2 命令行中输入

1
pacman -Sy mingw-w64-x86_64-xmake
即可安装 Xmake。

安装 VSCode 插件

在 VSCode 的扩展选项卡搜索 Clangd、CodeLLDB、Xmake 并安装。

CodeLLDB 的安装过程中会下载一个文件,国内网络大概率下载失败,可以点击弹出消息的手动下载按钮,然后再从 VSIX 安装下载的包。

配置

VSCode 配置

在 VSCode 的 setting.json 中添加如下内容:

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// Xmake
"xmake.debugConfigType": "codelldb", // 使用 codelldb 插件而非 cpptools 进行调试
"xmake.runMode": "buildRun", // 运行前自动 build
"xmake.buildLevel": "verbose", // 设置编译时输出信息级别,默认是warnings级别,仅输出编译警告信息以及正常信息,verbose级别输出完整的编译命令行参数,debug级别对应 xmake -vD 的诊断信息,会打印出错的栈信息
"xmake.customDebugConfig": {
    "console": "integratedTerminal" // XMake调试时使用集成终端而非 debug console,也可以使用 externalTerminal
},
// Clangd
"clangd.path": "C:/msys64/clang64/bin/clangd.exe", // Clangd 文件位置
"clangd.arguments": [
  "--all-scopes-completion", // 全局补全(补全建议会给出在当前作用域不可见的索引,插入后自动补充作用域标识符),例如在main()中直接写cout,即使没有`#include <iostream>`,也会给出`std::cout`的建议,配合"--header-insertion=iwyu",还可自动插入缺失的头文件
  "--background-index", // 后台分析并保存索引文件
  "--clang-tidy", // 启用 Clang-Tidy 以提供「静态检查」
  "--clang-tidy-checks=performance-*, bugprone-*, misc-*, google-*, modernize-*, readability-*, portability-*",
  "--compile-commands-dir=${workspaceFolder}/.vscode", // 编译数据库(compile_commands.json 文件)的目录位置
  "--completion-parse=auto", // 当 clangd 准备就绪时,用它来分析建议
  "--completion-style=detailed", // 建议风格:打包(重载函数只会给出一个建议);还可以设置为 detailed
  "--enable-config", // 启用配置文件(YAML格式)
  "--fallback-style=LLVM", // 默认格式化风格: 在没找到 .clang-format 文件时采用,可用的有 LLVM, Google, Chromium, Mozilla, Webkit, Microsoft, GNU
  "--function-arg-placeholders=true", // 补全函数时,将会给参数提供占位符,键入后按 Tab 可以切换到下一占位符,乃至函数末
  "--header-insertion-decorators", // 输入建议中,已包含头文件的项与还未包含头文件的项会以圆点加以区分
  "--header-insertion=never", // 插入建议时不自动引入头文件
  "--log=verbose", // 让 Clangd 生成更详细的日志
  "--pch-storage=memory", // pch 优化的位置(Memory 或 Disk,前者会增加内存开销,但会提升性能)
  "--pretty", // 输出的 JSON 文件更美观
  "--ranking-model=decision_forest", // 建议的排序方案:hueristics (启发式), decision_forest (决策树)
  "-j=12", // 同时开启的任务数量
  "--query-driver=C:/msys64/clang64/bin/clang*" // clang 编译器的路径(设置错误会导致 clangd 无法识别标准库)
],
"clangd.checkUpdates": true, // 自动检测 clangd 更新
"clangd.onConfigChanged": "restart", // 借助网上的信息排序建议
"clangd.detectExtensionConflicts": true, // 当其它拓展与 clangd 冲突时警告并建议禁用
"editor.suggest.snippetsPreventQuickSuggestions": false, // clangd的snippets有很多的跳转点,不用这个就必须手动触发Intellisense了
// LLDB
"lldb.commandCompletions": true, // LLDB 指令自动补全
"lldb.dereferencePointers": true, // LLDB 指针显示解引用内容
"lldb.evaluateForHovers": true, // LLDB 鼠标悬停在变量上时预览变量值
"lldb.launch.expressions": "native", // LLDB 监视表达式的默认类型
"lldb.showDisassembly": "never", // LLDB 不显示汇编代码
"lldb.verboseLogging": true,
接下来,就可以创建一个空文件夹,作为自己的一个 C++ 测试项目了。

项目配置文件

在项目根目录下新建 .clangd.clang-tidy.clang-format 三个文件,分别填入如下内容:

  • .clangd 文件: 文件中 readability-identifier-naming 部分请参阅官方文档进行个性化修改。

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    Diagnostics:
      ClangTidy:
        Add:
          [
            readability-identifier*,
          ]
        CheckOptions:
          # 变量命名规则
          # 详细请参考官方文档 https://clang.llvm.org/extra/clang-tidy/checks/readability/identifier-naming.html
          readability-identifier-naming.VariableCase: lower_case
          readability-identifier-naming.GlobalVariableCase: lower_case
          readability-identifier-naming.GlobalVariablePrefix: g_
    
          readability-identifier-naming.MemberPrefix: m_
          readability-identifier-naming.MemberCase: lower_case
          readability-identifier-naming.ClassMemberPrefix: m_
          readability-identifier-naming.ClassMemberCase: lower_case
    
          readability-identifier-naming.EnumCase: UPPER_CASE
          readability-identifier-naming.EnumConstantCase: UPPER_CASE
          readability-identifier-naming.MacroDefinitionCase: UPPER_CASE
    
          readability-identifier-naming.ClassCase: CamelCase
          readability-identifier-naming.StructCase: Camelcase
    
          readability-identifier-naming.FunctionCase: camelCase
          readability-identifier-naming.ClassMethodCase: camelCase
          readability-identifier-naming.MethodCase: camelCase
    
          readability-identifier-naming.ConstantCase: UPPER_CASE
          readability-identifier-naming.ConstantParameterCase: camel_Snake_Back
    
    CompileFlags:
      Add:
        - "-pedantic"
        - "-Wall"
        - "-Wextra"
        - "-Wcast-align"
        - "-Wdouble-promotion"
        - "-Wformat=2"
        - "-Wimplicit-fallthrough"
        - "-Wmisleading-indentation"
        - "-Wnon-virtual-dtor"
        - "-Wnull-dereference"
        - "-Wold-style-cast"
        - "-Woverloaded-virtual"
        - "-Wpedantic"
        - "-Wshadow"
        - "-Wunused"
        - "-pthread"
        - "-fuse-ld=lld"
        - "-fsanitize=address"
        - "-fsanitize=undefined"
        - "-stdlib=libc++"
        - "-std=c++20" # 根据实际需要填写

  • .clang-tidy 文件:

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    Checks: "bugprone-*,\
    google-*,\
    misc-*,\
    modernize-*,\
    performance-*,\
    readability-*,\
    portability-*,\
    "
    HeaderFilterRegex: 'Source/cm[^/]*\.(h|hxx|cxx)$'
    CheckOptions:
      - key:   modernize-use-default-member-init.UseAssignment
        value: '1'
      - key:   modernize-use-equals-default.IgnoreMacros
        value: '0'
      - key:   modernize-use-auto.MinTypeNameLength
        value: '80'
    ...

  • .clang-format 文件: 可以取消 BasedOnStyle 项的注释,然后只保留少数自定义修改。

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    # 语言: None, Cpp, Java, JavaScript, ObjC, Proto, TableGen, TextProto
    Language:        Cpp
    # 基础风格
    # BasedOnStyle:  LLVM
    # 访问说明符(public、private等)的偏移
    AccessModifierOffset: -4
    # 开括号(开圆括号、开尖括号、开方括号)后的对齐: Align, DontAlign, AlwaysBreak(总是在开括号后换行)
    AlignAfterOpenBracket: Align
    # 对齐数组列
    AlignArrayOfStructures: None
    # 对齐连续宏定义
    AlignConsecutiveMacros: None
    # 连续赋值时,对齐所有等号
    AlignConsecutiveAssignments: None
    # 对齐连续位字段
    AlignConsecutiveBitFields: None
    # 连续声明时,对齐所有声明的变量名
    AlignConsecutiveDeclarations: None
    # 左对齐逃脱换行(使用反斜杠换行)的反斜杠
    AlignEscapedNewlines: Left
    # 水平对齐二元和三元表达式的操作数
    AlignOperands:   Align
    # 对齐连续的尾随的注释
    AlignTrailingComments: true
    # 允许函数声明的所有参数在放在下一行
    AllowAllParametersOfDeclarationOnNextLine: true
    # 允许短的枚举放在同一行
    AllowShortEnumsOnASingleLine: true
    # 允许短的块放在同一行
    AllowShortBlocksOnASingleLine: Never
    # 允许短的case标签放在同一行
    AllowShortCaseLabelsOnASingleLine: false
    # 允许短的函数放在同一行
    AllowShortFunctionsOnASingleLine: All
    # 允许短的匿名函数放在同一行
    AllowShortLambdasOnASingleLine: All
    # 允许短的if语句保持在同一行
    AllowShortIfStatementsOnASingleLine: Never
    # 允许短的循环保持在同一行
    AllowShortLoopsOnASingleLine: false
    # 总是在返回类型后换行
    AlwaysBreakAfterReturnType: None
    # 总是在多行string字面量前换行
    AlwaysBreakBeforeMultilineStrings: false
    # 总是在template声明后换行
    AlwaysBreakTemplateDeclarations: MultiLine
    AttributeMacros:
      - __capability
    # false表示函数实参要么都在同一行,要么都各自一行
    BinPackArguments: true
    # false表示所有形参要么都在同一行,要么都各自一行
    BinPackParameters: true
    # 大括号换行,只有当BreakBeforeBraces设置为Custom时才有效
    BraceWrapping:
      AfterCaseLabel:  false
      AfterClass:      false
      AfterControlStatement: Never
      AfterEnum:       false
      AfterFunction:   false
      AfterNamespace:  false
      AfterObjCDeclaration: false
      AfterStruct:     false
      AfterUnion:      false
      AfterExternBlock: false
      BeforeCatch:     false
      BeforeElse:      false
      BeforeLambdaBody: false
      BeforeWhile:     false
      IndentBraces:    false
      SplitEmptyFunction: true
      SplitEmptyRecord: true
      SplitEmptyNamespace: true
    # 在二元运算符前换行
    BreakBeforeBinaryOperators: None
    # 在concept前换行
    BreakBeforeConceptDeclarations: true
    # 在大括号前换行: Attach(始终将大括号附加到周围的上下文)
    BreakBeforeBraces: Attach
    # 继承列表样式
    BreakInheritanceList: AfterComma
    # 在三元运算符前换行
    BreakBeforeTernaryOperators: true
    # 构造函数初始值设定项换行样式
    BreakConstructorInitializers: BeforeComma
    # 在java字段的注释后换行
    BreakAfterJavaFieldAnnotations: false
    # 每行字符的限制,0表示没有限制
    ColumnLimit:     96
    # 描述具有特殊意义的注释的正则表达式,它不应该被分割为多行或以其它方式改变
    CommentPragmas:  '^ IWYU pragma:'
    # 在新行上声明每个命名空间
    CompactNamespaces: false
    # 构造函数的初始化列表的缩进宽度
    ConstructorInitializerIndentWidth: 4
    # 延续的行的缩进宽度
    ContinuationIndentWidth: 4
    # 去除C++11的列表初始化的大括号{后和}前的空格
    Cpp11BracedListStyle: true
    # 继承最常用的换行方式
    DeriveLineEnding: true
    # 继承最常用的指针和引用的对齐方式
    DerivePointerAlignment: false
    # 关闭格式化
    DisableFormat:   false
    # 删除访问修饰符后的所有空行
    EmptyLineAfterAccessModifier: Never
    # 仅当访问修饰符开始一个新的逻辑块时才添加空行
    EmptyLineBeforeAccessModifier: LogicalBlock
    # 自动检测函数的调用和定义是否被格式为每行一个参数(Experimental)
    ExperimentalAutoDetectBinPacking: false
    # 自动补充namespace注释
    FixNamespaceComments: true
    # 需要被解读为foreach循环而不是函数调用的宏
    ForEachMacros:
      - foreach
      - Q_FOREACH
      - BOOST_FOREACH
    IfMacros:
      - KJ_IF_MAYBE
    # 多个#include块合并在一起并排序为一个
    IncludeBlocks:   Merge
    # 可以定义负数优先级从而保证某些#include永远在最前面
    IncludeCategories:
      - Regex:           '^"(llvm|llvm-c|clang|clang-c)/'
        Priority:        2
        SortPriority:    0
        CaseSensitive:   false
      - Regex:           '^(<|"(gtest|gmock|isl|json)/)'
        Priority:        3
        SortPriority:    0
        CaseSensitive:   false
      - Regex:           '.*'
        Priority:        1
        SortPriority:    0
        CaseSensitive:   false
    IncludeIsMainRegex: '(Test)?$'
    IncludeIsMainSourceRegex: ''
    # 缩进访问修饰符
    IndentAccessModifiers: false
    # 缩进case标签
    IndentCaseLabels: false
    # case 标签后面的块使用与 case 标签相同的缩进级别
    IndentCaseBlocks: false
    # 缩进goto标签。
    IndentGotoLabels: false
    # 缩进预处理器指令
    IndentPPDirectives: None
    # 向后兼容缩进外部块
    IndentExternBlock: AfterExternBlock
    # 缩进模板中的requires子句
    IndentRequires:  false
    # 缩进宽度
    IndentWidth:     4
    # 函数返回类型换行时,缩进函数声明或函数定义的函数名
    IndentWrappedFunctionNames: false
    # 插入尾随逗号
    InsertTrailingCommas: None
    # 保留JavaScript字符串引号
    JavaScriptQuotes: Leave
    # 包装 JavaScript 导入/导出语句
    JavaScriptWrapImports: true
    # 保留在块开始处的空行
    KeepEmptyLinesAtTheStartOfBlocks: true
    # 相对于 lambda 签名对齐 lambda 主体
    LambdaBodyIndentation: Signature
    # 开始一个块的宏的正则表达式
    MacroBlockBegin: ''
    # 结束一个块的宏的正则表达式
    MacroBlockEnd:   ''
    # 连续空行的最大数量
    MaxEmptyLinesToKeep: 1
    # 命名空间的缩进
    NamespaceIndentation: Inner
    ObjCBinPackProtocolList: Auto
    # 使用ObjC块时缩进宽度
    ObjCBlockIndentWidth: 4
    ObjCBreakBeforeNestedBlockParam: true
    # 在ObjC的@property后添加一个空格
    ObjCSpaceAfterProperty: false
    # 在ObjC的protocol列表前添加一个空格
    ObjCSpaceBeforeProtocolList: true
    PenaltyBreakAssignment: 2
    PenaltyBreakBeforeFirstCallParameter: 19
    PenaltyBreakComment: 300
    PenaltyBreakFirstLessLess: 120
    PenaltyBreakString: 1000
    PenaltyBreakTemplateDeclaration: 10
    PenaltyExcessCharacter: 1000000
    PenaltyReturnTypeOnItsOwnLine: 60
    PenaltyIndentedWhitespace: 0
    # 指针的对齐: Left, Right, Middle
    PointerAlignment: Left
    # 缩进预处理器语句的列数
    PPIndentWidth:   -1
    # 引用的对齐
    ReferenceAlignment: Pointer
    # 允许重新排版注释
    ReflowComments:  true
    # 短命名空间跨越的最大展开行数
    ShortNamespaceLines: 1
    # 允许排序#include
    SortIncludes:    false
    # java静态导入放在非静态导入之前
    SortJavaStaticImport: Before
    # 对using声明排序
    SortUsingDeclarations: true
    # 在C风格类型转换后添加空格
    SpaceAfterCStyleCast: false
    # 在!后添加空格
    SpaceAfterLogicalNot: false
    # 在Template关键字后添加空格
    SpaceAfterTemplateKeyword: true
    # 在赋值运算符之前添加空格
    SpaceBeforeAssignmentOperators: true
    # 不在case冒号之前添加空格
    SpaceBeforeCaseColon: false
    # 不在C++11大括号列表之前添加空格
    SpaceBeforeCpp11BracedList: false
    # 在构造函数初始化器冒号之前添加空格
    SpaceBeforeCtorInitializerColon: true
    # 在继承冒号前添加空格
    SpaceBeforeInheritanceColon: true
    # 开圆括号之前添加一个空格: Never, ControlStatements, Always
    SpaceBeforeParens: ControlStatements
    # 不要确保指针限定符周围有空格,而是使用 PointerAlignment
    SpaceAroundPointerQualifiers: Default
    # 在基于范围的for循环冒号之前添加空格
    SpaceBeforeRangeBasedForLoopColon: true
    # {}中间不添加空格
    SpaceInEmptyBlock: false
    # 在空的圆括号中添加空格
    SpaceInEmptyParentheses: false
    # 在尾随的评论前添加的空格数(只适用于//)
    SpacesBeforeTrailingComments: 1
    # 在尖括号的<后和>前添加空格
    SpacesInAngles:  Never
    # 不在if/for/switch/while条件周围插入空格
    SpacesInConditionalStatement: false
    # 在容器(ObjC和JavaScript的数组和字典等)字面量中添加空格
    SpacesInContainerLiterals: true
    # 在C风格类型转换的括号中添加空格
    SpacesInCStyleCastParentheses: false
    # 行注释开头允许有多少个空格。要禁用最大值,请将其设置为-1,除此之外,最大值优先于最小值
    SpacesInLineCommentPrefix:
      Minimum:         1
      Maximum:         -1
    # 在圆括号的(后和)前添加空格
    SpacesInParentheses: false
    # 在方括号的[后和]前添加空格,lamda表达式和未指明大小的数组的声明不受影响
    SpacesInSquareBrackets: false
    # 不在[前添加空格
    SpaceBeforeSquareBrackets: false
    # 位域:每边都添加空格
    BitFieldColonSpacing: Both
    # 标准
    Standard:        Auto
    # 在语句前面被忽略的宏定义,就好像它们是一个属性一样
    StatementAttributeLikeMacros:
      - Q_EMIT
    # 应该被解释为完整语句的宏定义
    StatementMacros:
      - Q_UNUSED
      - QT_REQUIRE_VERSION
    # tab宽度
    TabWidth:        4
    # 使用\n换行
    UseCRLF:         false
    # 使用tab字符:ForIndentation——仅将制表符用于缩进
    UseTab:          Never
    # 对空格敏感的宏定义
    WhitespaceSensitiveMacros:
      - STRINGIZE
      - PP_STRINGIZE
      - BOOST_PP_STRINGIZE
      - NS_SWIFT_NAME
      - CF_SWIFT_NAME
    ...

Xmake 配置

首先新建一个 hello_world.cpp 文件,然后在其中输入一个基础的 Hello world 程序:

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#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
    return 0;
}

然后在项目根目录下新建 xmake.lua 文件,这会激活 Xmake 扩展。在文件中输入:

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add_defines("ROOT")
add_rules("mode.debug", "mode.release")
set_toolchains("clang")
set_languages("cxx17","c11")
set_optimize("fastest")
set_warnings("all")

-- 添加工程
target("Hello world!")
    set_kind("binary")
    add_files("hello_world.cpp")
target_end()
此时 VSCode 的底栏会出现 Xmake 的一系列选项,直接点击下方的 ▶️ 按钮,Xmake 就会调用 Clang 编译刚刚新建的 hello world 程序了。

至此,一个优雅好用的 C++ 开发环境就算搭建完成了。更多相关配置请参考 Xmake 文档

参考资料

本文的编写参考了下列文章: