Windows 11 VS Code C/C++ 開發環境搭建——一種盡量“綠色”的方法

我的電腦是Windows 11 系統，安裝了Visual Studio Code，在上面搭建C/C++開發環境，當然，這需要用到MinGW之流了。作為一個綠色愛好者（帽子除外），我也盡量綠色地架設這樣一個環境……

第一步：獲取綠色免安裝版的 MinGW-w64

MinGW-w64 是 MinGW 項目的一個分支，提供了更現代、更完整的 Windows API 支持，并且同時支持 32 位和 64 位開發。推薦使用它。

選擇來源： 有幾個地方可以下載預編譯好的、免安裝的 MinGW-w64 包。一個非常流行的、維護良好的來源是 winlibs.com。它直接提供 ZIP 壓縮包，非常適合綠色版的需求。
- 訪問 https://winlibs.com/
選擇版本：
- 架構（Architecture）： 選擇 x86_64 (適用于 64 位 Windows 開發，現在是主流)。
- 線程模型（Thread model）： 選擇 posix (通常兼容性更好)。
- 異常處理（Exception handling）： 對于 64 位，選擇 seh (性能較好)。
- 構建類型（Build type）： 通常選擇最新的穩定版 GCC。你可以選擇 Win64 下的 GCC + MinGW-w64 版本（UCRT 或 MSVCRT runtime）。UCRT 是較新的運行時，更接近 Windows 10/11 的標準 C 運行時，推薦使用。
- 下載格式： 選擇 .zip 壓縮包格式（例如 without LLVM/Clang/LLD/LLDB 的那個，如果你只需要 GCC 工具鏈）。
解壓 MinGW-w64：
- 下載完成后，將 .zip 文件解壓到一個你選擇的、路徑不含中文或空格的位置。例如：
  - C:\mingw64
  - D:\tools\mingw64
  - 避免放在 C:\Program Files 或其他需要管理員權限的目錄，也盡量避免放在路徑過深的目錄。
- 解壓后，我們能看到一個類似 mingw64 的文件夾，里面包含 bin, include, lib, libexec 等子目錄。核心的編譯器 (gcc.exe, g++.exe) 和調試器 (gdb.exe) 都在 bin 目錄下。

第二步：配置環境變量 (推薦 VS Code 內配置，而非系統全局配置)

為了實現真正的“綠色”和環境隔離，最佳實踐不是修改系統的 PATH 環境變量，而是在 VS Code 的工作區設置中直接指定編譯器路徑。這樣不同的項目可以使用不同版本的編譯器，且不會影響系統其他部分。我們將在后面的 VS Code 配置步驟中完成這一步。

（可選，但不推薦用于純綠色環境）修改系統 PATH： 如果你確實希望在任何命令行窗口都能直接使用 gcc 或 g++ 命令，可以手動將 MinGW-w64 的 bin 目錄添加到系統的 PATH 環境變量中。
1. 右鍵點擊“此電腦” -> “屬性”。
2. 點擊“高級系統設置”。
3. 點擊“環境變量”。
4. 在“系統變量”或“用戶變量”中找到 Path 變量，點擊“編輯”。
5. 點擊“新建”，然后輸入你解壓的 MinGW-w64 bin 目錄的完整路徑（例如 C:\mingw64\bin）。
6. 一路確定保存。需要重啟 VS Code 或命令行窗口才能生效。
- 再次強調： 對于保持環境純凈和項目獨立性，更推薦下面（第四步）的 VS Code 配置方法。

第三步：安裝 VS Code 和 C/C++ 擴展

確保你已經安裝了 Visual Studio Code。
打開 VS Code。
轉到“擴展”視圖（側邊欄圖標，或按 Ctrl+Shift+X）。
搜索 C/C++。
找到由 Microsoft 發布的 C/C++ 擴展（通常是第一個結果），點擊“安裝”。

第四步：創建和配置項目

創建項目文件夾： 在你喜歡的位置創建一個新的文件夾作為你的 C/C++ 項目目錄，例如 D:\projects\HelloWorld。
用 VS Code 打開文件夾： 在 VS Code 中，選擇“文件”->“打開文件夾”，然后選擇你剛創建的項目文件夾。
創建源文件： 在 VS Code 的文件瀏覽器中，右鍵點擊空白處 -> “新建文件”，命名為 hello.cpp (或者 hello.c 如果你寫 C 代碼)。

編寫示例代碼：

// hello.cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>int main() {std::vector<std::string> msg {"Hello", "C++", "World", "from", "VS Code", "and", "MinGW-w64!"};for (const std::string& word : msg) {std::cout << word << " ";}std::cout << std::endl;std::cout << "GCC version: " << __VERSION__ << std::endl; // 輸出 GCC 版本return 0;
}

或者 C 語言版本 (hello.c):

// hello.c
#include <stdio.h>int main() {printf("Hello, C World from VS Code and MinGW-w64!\n");printf("GCC version: %s\n", __VERSION__); // 輸出 GCC 版本return 0;
}

配置 VS Code 工作區設置： 這是關鍵步驟，讓 VS Code 知道你的編譯器在哪里，以及如何構建和調試。
- 按 Ctrl+Shift+P 打開命令面板，輸入 C/C++: Edit Configurations (UI) 并回車。
- 這會在項目文件夾下創建一個 .vscode 子目錄，并在其中生成 c_cpp_properties.json 文件。
- 在打開的 UI 界面或直接編輯 c_cpp_properties.json 文件，進行以下關鍵配置：
  - 編譯器路徑 (Compiler path): 這是最重要的設置。點擊下拉菜單，如果 VS Code 沒有自動檢測到你的 MinGW-w64 (因為它不在系統 PATH 里)，你需要手動指定。選擇“輸入路徑…”或直接編輯 JSON 文件，將其設置為你的 g++.exe (用于 C++) 或 gcc.exe (用于 C) 的完整路徑。例如：
```
// 對于 C++
"compilerPath": "C:/mingw64/bin/g++.exe", // 注意：路徑分隔符用正斜杠 '/'
// 對于 C
// "compilerPath": "C:/mingw64/bin/gcc.exe",
```
  - IntelliSense 模式 (IntelliSense mode): 根據你的編譯器和目標平臺選擇。對于 MinGW-w64 64位，通常選擇 windows-gcc-x64。VS Code 通常會根據 compilerPath 自動推斷。
  - 包含路徑 (Include path): 通常 ${workspaceFolder}/** 就足夠了。如果你的項目依賴外部庫，需要在這里添加庫的 include 目錄。對于標準庫，編譯器會自動查找，通常不需要手動添加 MinGW-w64 的 include 目錄，除非 IntelliSense 遇到問題。
  - C 標準 / C++ 標準 (C Standard / C++ Standard): 選擇你希望使用的 C 或 C++ 標準，例如 c17 或 c++17, c++20。
最終的 c_cpp_properties.json 文件可能看起來像這樣：
```
{"configurations": [{"name": "Win32", // 這個名字可以自定義"includePath": ["${workspaceFolder}/**"// 如果需要，可以添加 MinGW 的 include 路徑，但通常編譯器路徑設置好后就夠了// "C:/mingw64/include/**",// "C:/mingw64/lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/13.2.0/include/**" // 替換成你的實際版本號],"defines": ["_DEBUG","UNICODE","_UNICODE"],"compilerPath": "D:/tools/mingw64/bin/g++.exe", // 確保這是你 g++.exe 的正確路徑"cStandard": "c17","cppStandard": "c++17", // 或 c++20 等"intelliSenseMode": "windows-gcc-x64"}],"version": 4
}
```

配置構建任務 (tasks.json)：

按 Ctrl+Shift+P，輸入 Tasks: Configure Default Build Task 并回車。
選擇 C/C++: g++.exe build active file (或 gcc.exe 如果用 C)。
這會在 .vscode 目錄下創建 tasks.json 文件。
檢查生成的 tasks.json 文件。確保 command 指向了正確的編譯器路徑（通常它會從 c_cpp_properties.json 推斷，但檢查一下沒壞處）。可以添加 -g 參數以包含調試信息，并用 -Wall -Wextra 打開更多警告。

一個示例 tasks.json：

{"version": "2.0.0","tasks": [{"type": "cppbuild", // 或 "shell""label": "C/C++: g++.exe build active file", // 任務標簽，可以自定義"command": "C:/mingw64/bin/g++.exe", // 確認編譯器路徑"args": ["-fdiagnostics-color=always", // 彩色輸出錯誤信息"-g",                       // 生成調試信息"${file}",                  // 當前活動文件"-o",                       // 輸出文件選項"${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe" // 輸出的可執行文件路徑和名稱// 可以添加更多編譯選項，如：// "-Wall",                 // 打開常用警告// "-Wextra",               // 打開額外警告// "-std=c++17"             // 明確指定 C++ 標準],"options": {"cwd": "${fileDirname}" // 設置工作目錄為文件所在目錄},"problemMatcher": ["$gcc" // 使用 GCC 的問題匹配器，高亮錯誤和警告],"group": {"kind": "build","isDefault": true // 設置為默認構建任務 (按 Ctrl+Shift+B 觸發)},"detail": "compiler: C:/mingw64/bin/g++.exe" // 任務描述}]
}

配置調試器 (launch.json)：

切換到“運行和調試”視圖（側邊欄帶蟲子的播放按鈕圖標，或按 Ctrl+Shift+D）。
點擊“創建 launch.json 文件”。
在彈出的選擇環境菜單中，選擇 C++ (GDB/LLDB)。
然后選擇 g++.exe build and debug active file (或者類似，它會嘗試自動生成)。
這會在 .vscode 目錄下創建 launch.json 文件。
關鍵配置：
- program: 確保它指向由構建任務生成的可執行文件的路徑，通常是 "${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe"。
- miDebuggerPath: 非常重要，將其設置為你的 MinGW-w64 bin 目錄下的 gdb.exe 的完整路徑。例如："miDebuggerPath": "C:/mingw64/bin/gdb.exe"。
- preLaunchTask: 確保它設置為你在 tasks.json 中定義的構建任務的 label，這樣每次調試前都會自動重新編譯。例如 "preLaunchTask": "C/C++: g++.exe build active file"。

一個示例 launch.json：

{"version": "0.2.0","configurations": [{"name": "(gdb) Launch", // 配置名稱，可以自定義"type": "cppdbg","request": "launch","program": "${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe", // 要調試的程序"args": [], // 傳遞給程序的命令行參數"stopAtEntry": false, // 是否在 main 函數入口處暫停"cwd": "${fileDirname}", // 設置工作目錄"environment": [],"externalConsole": true, // 是否使用外部控制臺窗口顯示程序輸出 (推薦 true)"MIMode": "gdb","miDebuggerPath": "D:/tools/mingw64/bin/gdb.exe", // GDB 調試器路徑，務必正確"setupCommands": [{"description": "Enable pretty-printing for gdb","text": "-enable-pretty-printing","ignoreFailures": true},{"description": "Set Disassembly Flavor to Intel","text": "-gdb-set disassembly-flavor intel","ignoreFailures": true}],"preLaunchTask": "C/C++: g++.exe build active file" // 調試前運行的構建任務標簽}]
}

第五步：構建、運行和調試

構建 (編譯)：
- 確保你的源文件 (hello.cpp 或 hello.c) 是當前活動文件。
- 按 Ctrl+Shift+B (或者通過菜單“終端”->“運行生成任務…”) 來執行默認的構建任務。
- 查看 VS Code 下方的“終端”面板，應該會顯示編譯過程。如果沒有錯誤，你會在源文件同目錄下看到生成的可執行文件 (hello.exe)。
運行 (不調試)：
- 按 Ctrl+F5 (或者通過菜單“運行”->“啟動執行(不調試)”)。
- 如果 externalConsole 設置為 true，會彈出一個新的命令行窗口顯示程序輸出。如果為 false，輸出會顯示在 VS Code 的“調試控制臺”面板。
調試：
- 在代碼中設置斷點：在行號左側單擊即可。
- 按 F5 (或者通過菜單“運行”->“啟動調試”)。
- 程序會在第一個斷點處暫停。你可以使用調試工具欄（通常在 VS Code 頂部）進行單步執行 (F10, F11)、查看變量、查看調用堆棧等操作。

總結：

使用 MinGW-w64 (UCRT 版本優先): 提供更好的 Windows API 支持和 C++ 標準支持。
保持 MinGW-w64 綠色免安裝： 將其解壓到獨立、路徑簡單的文件夾，不要運行安裝程序（如果你下載的是安裝版）。
優先使用 VS Code 工作區配置 (.vscode 文件夾): 在 c_cpp_properties.json, tasks.json, launch.json 中直接指定編譯器和調試器路徑，而不是修改全局系統 PATH。這使得項目環境自包含、易于管理和分享，且不影響系統。
使用 .vscode 文件夾管理配置: 將構建和調試配置與項目代碼放在一起。
啟用編譯器警告: 在 tasks.json 的編譯參數中加入 -Wall -Wextra，幫助發現潛在問題。
編譯時包含調試信息: 使用 -g 參數，這樣 GDB 才能有效地進行源碼級調試。
使用版本控制: 使用 Git 等工具管理你的代碼和 .vscode 配置文件。
對于大型項目，考慮使用構建系統： CMake 或 Meson 是跨平臺的現代 C++ 構建系統，可以更方便地管理復雜的項目依賴和編譯過程。VS Code 有很好的 CMake Tools 擴展。
保持工具鏈更新: 定期檢查 winlibs.com 或其他來源，更新你的 MinGW-w64 到較新版本以獲得 bug 修復和新特性。由于是綠色版，更新通常只需要下載新版 ZIP 包，解壓替換舊的即可（注意更新 .vscode 配置文件中的路徑或版本號，如果需要）。