Компилятор в командной строке windows

Окружение: операционная система «Windows 10».

Ранее я написал ряд постов, посвященных изучению языка программирования C++ по учебнику Роберта Лафоре. В тех статьях я разбирал примеры и упражнения и выполнял их в интегрированной среде разработки (IDE), в качестве которой использовал «Microsoft Visual Studio». В то время я использовал бесплатную версию этой среды «Visual Studio Community 2017», а сейчас использую «Visual Studio Community 2022» (версия 17.5.3 от 21 марта, самая свежая на сегодня).

Начинающим изучать язык программирования C++ вполне себе можно стартовать с установки этой среды и работе в ней. (Следует иметь в виду, что у среды «Microsoft Visual Studio» есть ряд отличных альтернатив, я вовсе не хочу сказать, что изучение языка C++ в среде «Microsoft Visual Studio» — это единственный путь для начинающего.) У этой среды есть как свои достоинства, так и свои недостатки. Самый большой ее недостаток, на мой взгляд, в том, что она очень большая и неповоротливая, требует достаточно мощного компьютера. При этом бо́льшая часть инструментов этой среды начинающими не используется.

Одной из хороших альтернатив работе в интегрированной среде разработки для начинающего является работа с компилятором языка C++ из командной строки. Этот способ подходит тем, у кого слабый компьютер, который не тянет работу с большой IDE вроде «Microsoft Visual Studio». Бывают и другие причины для выбора работы из командной строки. (В принципе, на мой взгляд, начинающему изучать язык программирования C++ имеет смысл поработать и в IDE, и научиться работать из командной строки.)

Так же, как в случае работы в интегрированной среде разработки, для работы с кодом программ на языке C++ из командной строки есть ряд альтернатив, но в этом посте я буду описывать работу с компилятором «Microsoft Visual C++», который больше известен под аббревиатурой «MSVC».

Microsoft C++ Build Tools

Для работы из командной строки компания «Microsoft» предлагает набор инструментов (программ и скриптов) для сборки (Build Tools), который называется «Microsoft C++ Build Tools» (он же «Visual Studio Build Tools» или «Build Tools for Visual Studio» и тому подобное). Этот набор инструментов включает в том числе упомянутый выше компилятор «MSVC» и другие нужные для сборки кода на языке C++ инструменты.

В общем, набор инструментов «Microsoft C++ Build Tools» можно загрузить отдельно, либо его же можно загрузить в составе дистрибутива среды «Microsoft Visual Studio», если при установке этой среды выбрать рабочую нагрузку (workload), предназначенную для работы с кодом на языке C++ (например, «Desktop development with C++» или что-то вроде этого, название может слегка отличаться или быть на другом языке общения). Это значит, что в командной строке вы получаете те же самые инструменты, которые использует интегрированная среда разработки.

Набор инструментов «Microsoft C++ Build Tools» вы тоже можете использовать бесплатно (как и версию «Community» среды «Microsoft Visual Studio»), но там есть ограничения. Насколько я понимаю, для обучения и разработки программ с открытым исходным кодом этот набор инструментов точно можно использовать бесплатно (тут подробнее). Вот откуда можно загрузить к себе на компьютер этот набор инструментов для использования без IDE:

https://visualstudio.microsoft.com/visual-cpp-build-tools/
https://visualstudio.microsoft.com/downloads/?q=build+tools

У меня, как я упомянул в начале поста, установлена среда «Visual Studio Community 2022» с рабочей нагрузкой, предназначенной для работы с кодом на языке C++. Поэтому в моем случае нет необходимости устанавливать набор инструментов «Microsoft C++ Build Tools» отдельно. Я уже и так имею возможность работать с компилятором «MSVC» как из IDE, так и из командной строки.

Порядок запуска компилятора «MSVC» из командной строки

Компания «Microsoft» не рекомендует запускать инструменты из набора «Microsoft C++ Build Tools» из обычной программы-оболочки с командной строкой, как мы привыкли, так как для этого набора инструментов задействуется много разных переменных среды, которые должны быть правильно настроены. По крайней мере, начинающим этого точно делать не сто́ит.

Для запуска набора инструментов «Microsoft C++ Build Tools» предлагается использовать предварительно настроенные нужным образом версии программ-оболочек, которые можно запустить из меню кнопки «Пуск» операционной системы «Windows 10». В этом меню нужные пункты будут присутствовать, если вы установили набор инструментов «Microsoft C++ Build Tools» либо отдельно, либо в составе интегрированной среды разработки «Microsoft Visual Studio».

У меня в меню кнопки «Пуск» операционной системы присутствуют два подходящих пункта-ярлыка. Их можно быстро найти, набрав в поиске операционной системы (кнопка с увеличительным стеклом рядом с кнопкой «Пуск» на панели задач) слово «developer»:

– Developer Command Prompt for VS 2022
– Developer PowerShell for VS 2022

Первый из них использует программу-оболочку «cmd.exe», а второй — программу-оболочку «Windows PowerShell». Можно запустить любой из этих ярлыков и далее уже работать в открывшейся программе-оболочке, там всё будет настроено так, как следует.

Оба эти ярлыка в качестве хоста используют программу-«эмулятор терминала» «Windows Console», так как я работаю в операционной системе «Windows 10». Но мне уже полюбилась программа-«эмулятор терминала» «Windows Terminal» (предполагается, что «Windows Terminal» заменит «Windows Console» в операционной системе «Windows 11», но у меня нет доступа к «Windows 11», поэтому я не знаю, как оно там), поэтому я предпочитаю запустить ее и открыть программу-оболочку «Developer PowerShell for VS 2022» уже из нее. (У меня, кстати, есть ряд постов про программу-«эмулятор терминала» «Windows Terminal».)

К слову, программу «Windows Terminal» можно загрузить к себе на компьютер бесплатно и она «увидит» все имеющиеся на компьютере программы-оболочки, после чего любую из них можно будет запустить из программы «Windows Terminal».

На практике

Создаю новую папку «test» в местоположении «C:\Users\Илья\source\repos» с помощью программы «Проводник Windows». В принципе, отдельную папку можно не создавать, но я привык для каждой новой задачи (проекта) создавать новую папку, это удобно и это популярный метод работы. Также отмечу, что папку можно создать в любом месте, но я работаю с кодом программ в указанном выше местоположении, мне так удобно.

Перехожу в программе «Проводник Windows» в созданную папку «test» в местоположении «C:\Users\Илья\source\repos». С помощью редактора кода (я использую «Notepad++» или «VS Code», они оба хороши для небольших программ) создаю текстовый файл «first.cpp» в кодировке UTF-8 с сигнатурой (она же — метка BOM). (К сожалению, компилятор «MSVC» принимает файлы в кодировке UTF-8 только с меткой BOM, тут про это подробнее.) Сохраняю в этом файле следующий код (из учебника Лафоре, с добавленными мною измененениями):

#include <io.h>      // для функции _setmode
#include <fcntl.h>   // для константы _O_U16TEXT
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    // переключение стандартного потока вывода в формат Юникода
    _setmode(_fileno(stdout), _O_U16TEXT);

    wcout << L"У каждой эпохи свой язык\n";
    return 0;
}

Из контекстного меню (открывается щелчком правой кнопки мыши) запускаю программу-«эмулятор терминала» «Windows Terminal» и создаю в ней новую вкладку с нужной программой-оболочкой:

Как видно на иллюстрации выше, список доступных программ-оболочек можно открыть, нажав на кнопку со значком уголка, направленного вниз, или нажав соответствующее сочетание клавиш на клавиатуре. (При запуске программы «Windows Terminal» автоматически запускается вкладка с программой-оболочкой по умолчанию, у меня это программа-оболочка «PowerShell». Но в данном случае она не нужна и эту первую вкладку можно закрыть.) Вот что получилось:

Далее работаем из командной строки этой программы-оболочки. Сначала предлагается проверить работоспособность компилятора «MSVC». Исполняемый файл этого компилятора называется «cl.exe», поэтому для его запуска нужно использовать команду «cl»:

PS C:\Users\Илья\source\repos\test> cl
Оптимизирующий компилятор Microsoft (R) C/C++ версии 19.35.32216.1 для x64
(C) Корпорация Майкрософт (Microsoft Corporation).  Все права защищены.

использование: cl [ параметр... ] имя_файла... [ /link параметр_компоновки... ]

Приведенный в блоке кода выше выведенный компилятором текст не содержит сообщений об ошибках, а содержит только информацию о владельце программы и короткую инструкцию по использованию компилятора. Значит, все настройки правильные, можно начинать работу.

Создадим из нашей маленькой программы «first.cpp» исполняемый файл:

PS C:\Users\Илья\source\repos\test> cl /EHsc "first.cpp"
Оптимизирующий компилятор Microsoft (R) C/C++ версии 19.35.32216.1 для x64
(C) Корпорация Майкрософт (Microsoft Corporation).  Все права защищены.

first.cpp
Microsoft (R) Incremental Linker Version 14.35.32216.1
Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

/out:first.exe
first.obj

В нашей папке «test» появилось два новых файла: «first.obj» и «first.exe». Как известно, процесс сборки программы из исходного кода в исполняемый файл обычно проходит в два этапа: 1) компиляция (выполняется компилятором); 2) «линковка», она же «компоновка» (выполняется «линкером», он же — «компоновщик»). На первом этапе из исходного кода (у нас — единственный текстовый файл «first.cpp») создается объектный файл (в нашем случае — «first.obj»). На втором этапе из объектного файла создается исполняемый файл.

Как видно из результата работы компилятора выше, он сначала делает свою работу (создает объектный файл «first.obj»), а затем автоматически запускает линковщик, который создает из объектного файла исполняемый файл. В принципе, компилятор можно заставить не запускать линковщик автоматически с помощью ключа /c. Тогда нужно будет запускать линковщик отдельно, вторым этапом, с помощью команды «link» (исполняемый файл линковщика называется «link.exe»). Такой подход бывает нужен в сложных случаях.

Ключ /EHsc определяет модель обработки ошибок, которая должна быть использована при компиляции. Это рекомендуемый ключ для начинающих.

Вообще у компилятора и компоновщика огромное количество разнообразных ключей, с помощью которых можно выполнить бесчисленное количество разных настроек. Вот тут можно посмотреть на все ключи компилятора «MSVC», перечисленные по алфавиту, чтобы иметь представление о масштабах этого кошмара. Рассмотрение этих ключей, или хотя бы самых полезных из них выходит за рамки этого поста.

Размеры полученных файлов:

PS C:\Users\Илья\source\repos\test> dir

    Каталог: C:\Users\Илья\source\repos\test

Mode                 LastWriteTime         Length Name
----                 -------------         ------ ----
-a----        04.04.2023     15:16            423 first.cpp
-a----        04.04.2023     15:52         231424 first.exe
-a----        04.04.2023     15:52         122560 first.obj

Как видно из блока кода, приведенного выше, исполняемый файл «first.exe» получился просто огромного размера, если соотнести размер в 226 Кб с тем, что эта программа делает (всего лишь выводит в окно консоли короткую строку). К примеру, если этот же исходный код в файле «first.cpp» скомпилировать в исполняемый файл в среде «Microsoft Visual Studio», то у меня получился исполняемый файл размером 12 Кб, что почти в 19 раз меньше.

Такая большая разница в размерах исполняемого файла получается из-за того, что среда «Microsoft Visual Studio» использует ключи компилятора, предназначенные для оптимизации размера исполняемого файла. Тема оптимизации — это тема не для начинающих. Кому интересно, можно начать изучение этого вопроса отсюда. На период изучения языка C++ по учебнику на размер исполняемого файла можно не обращать внимания. Но при создании реальных полезных программ вопрос оптимизации придется изучить досконально.

Запуск исполняемого файла на выполнение:

PS C:\Users\Илья\source\repos\test> .\first
У каждой эпохи свой язык

Как видим из блока кода выше, всё в порядке, программа выполнила свою работу, вывела в окно консоли нужную строку на русском языке.

Отмечу, что приведенный выше исходный код в файле «first.cpp» не является кроссплатформенным, но такая задача не ставилась и этот вопрос выходит за рамки данного поста.

Полезная статья, один из главных источников информации для данного поста: «Walkthrough: Compiling a Native C++ Program on the Command Line» (по-русски «Быстрое ознакомление: компиляция программы на C++ в командной строке»).

Для того, чтобы писать программы на C/C++ обычно достаточно установить какую-нибудь интерактивную среду разработки (IDE), например, Visual Studio или Eclipse, однако иногда (обычно в целях обучения студентов) требуется создавать программы в обыкновенном текстовом редакторе и компилировать приложение, используя консоль и компилятор gcc. В Unix системах он обычно установлен прямо «из коробки», а вот на Windows системах такой роскоши не наблюдается. Более того, у многих пользователей возникает множество проблем при установке компилятора. Поэтому нами было принято решение написать данную статью, чтобы помочь всем тем, кому пришлось или приходится мучаться с установкой этого компилятора на Windows.

Кстати, если вдруг на вашей Unix системе не установлен GCC, то поставить его можно командой sudo apt install gcc, введя свой пароль и согласившись на установку.

0. Прежде чем поставить компилятор GCC

Перед тем как приступить к установке этого компилятора на ваш компьютер, убедитесь в том, что GCC ещё не установлен на нём. Для этого откройте консоль (нажмите Win + R, введите в появившемся окне cmd и нажмите клавишу Enter) и введите следующую команду: gcc --version и нажмите Enter. Если компилятор уже установлен, то выполненная команда выдаст примерно следующую информацию:

gcc (GCC) 8.1.0
Copyright (C) 2018 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

Если в окне консоли появилось сообщение с версией компилятора и другая информация о GCC (второй скриншот), значит компилятор уже установлен и больше дополнительно ничего делать не нужно. А вот если вывод командной строки такой:

"gcc" не является внутренней или внешней
командой, исполняемой программой или пакетным файлом

— значит GCC ещё не установлен в системе, поэтому двигаемся дальше.

1. Скачиваем установщик компилятора

Чтобы поставить GCC на операционную систему Windows, необходимо скачать установочный файл для него. Сделать это можно здесь: equation.com/servlet/equation.cmd?fa=fortran. Найдите в таблице версию компилятора, которая вам больше нравится (мы рекомендуем скачивать самую последнюю, на текущий момент — это версия 8.2.0) и скачайте установщик для вашей системы (32 или 64 бит).

2. Установка GCC

После того, как файл был скачан, откройте в проводнике папку, в которую был скачан установщик и запустите его, кликнув по файлу дважды левой кнопкой мыши. Появится окно, требующее подтверждения действия. В нём нужно выбрать да (иначе ничего ставиться не будет).

Установщик начнёт работу и отобразит окно с консолью, а также окно с бежевым фоном, в котором попросит прочесть и принять (или отклонить) лицензионное соглашение. Нажимаем Accept.

После этого установщик попросит выбрать путь для установки, предложив по умолчанию путь C:\mingw. Если вам категорически не нравится этот путь — измените его на более подходящий на ваш взгляд, в противном же случае просто нажмите Install.

Теперь остаётся только дождаться окончания распаковки архивов и установки их на компьютер. Как только все файлы будут установлены, инсталятор сообщит об этом, после чего нужно будет нажать на кнопку Finish.

3. Проверка установки

По завершении работы установщика перезагрузите компьютер и вновь откройте окно командной строки, введите команду gcc --version и нажмите Enter. На этот раз ответ от этой команды должен будет совпадать со вторым скриншотом из пункта 0. Если это не так, то скорее всего работа установщика была некорректно или преждевременно завершена, так что просто начните установку заново.

Поздравляем! Теперь на вашем компьютере установлен компилятор GCC и вы можете писать программы на языках C и C++, а компилировать их через командную строку!

4. Бонус. Компиляция программ с помощью GCC

Теперь, когда у вас установлен компилятор GCC, вы можете создавать программы на C/C++, используя только текстовый редактор и консоль. Для этого создайте новый файл и назовите его как угодно (например, hello_world). Задайте ему расширение .c вместо .txt. Напишите (или скопируйте) текст программы на С в этот файл. Откройте командную строку (Win + R, cmd) и введите следующую команду gcc hello_world.c и нажмите Enter. Если код не содержит ошибок, то результатом команды будет пустота. В противном же случае вы увидите все ошибки, который нашёл компилятор в программе с указанием места этой ошибки. При этом в проводнике появится файл a.out.exe, который будет являться исполняемым файлом для написанной программы. Чтобы запустить его введите в консоли a.out (для Unix-систем нужно писать ./a.out) и нажмите Enter.

Что ещё за a.out? Непонятно!

По умолчанию при компиляции программ GCC в качестве результата создаём исполняемый файл с именем a.out (если такой уже есть, то b.out и т.д.). Это может быть не очень удобно, если у вас в папке лежит сразу много программ, которые нужно скомпилировать и затем запустить. Неудобно хотя бы тем, что разобраться, что такое a.out, а что такое b.out и c.out может быть непросто. Именно поэтому мы рекомендуем компилировать программы с явным указанием имени выходного файла. делается это так: gcc имя_файла.c -o имя_программы.

В результате выполнения такой программы вместо a.out будет создаваться файл с именем, заданным в имя_программы. Например, если для файла hello_world.c мы хотим получить программу hello, то компилировать нужно такой командой: gcc hello_world.c -o hello.

Используя понятные имена выходных программ (исполняемых файлов), вы гарантируете себе простоту работы и сокращение времени на разбирательство спустя долгое время.

Возможно, также будет интересно: как установить Sublime Text для работы с C/C++.

Is this article up to date?