在 Linux VS Code 中使用 C++

在本教程中，你將配置 Visual Studio Code 在 Linux 上使用 GCC C++ 編譯器 (g++) 和 GDB 偵錯程式。GCC 代表 GNU Compiler Collection；GDB 是 GNU 偵錯程式。

配置 VS Code 後，你將在 VS Code 中編譯和除錯一個簡單的 C++ 程式。本教程不教你 GCC、GDB、Ubuntu 或 C++ 語言。對於這些主題，網上有很多優質資源。

如果你遇到問題，請隨時在 VS Code 文件儲存庫中為本教程提交 issue。

先決條件

要成功完成本教程，你必須執行以下操作

安裝 Visual Studio Code。
安裝 VS Code 的 C++ 擴充套件。你可以透過在“擴充套件”檢視 (⇧⌘X (Windows, Linux Ctrl+Shift+X)) 中搜索“c++”來安裝 C/C++ 擴充套件。

確保已安裝 GCC

雖然你將使用 VS Code 編輯原始碼，但你將在 Linux 上使用 g++ 編譯器來編譯原始碼。你還將使用 GDB 進行除錯。這些工具預設未在 Ubuntu 上安裝，因此你必須安裝它們。幸運的是，這很容易。

首先，檢查 GCC 是否已安裝。要驗證它是否已安裝，請開啟終端視窗並輸入以下命令

gcc -v

如果未安裝 GCC，請從終端視窗執行以下命令來更新 Ubuntu 的軟體包列表。過時的 Linux 發行版有時會干擾新軟體包的安裝嘗試。

sudo apt-get update

接下來，使用此命令安裝 GNU 編譯器工具和 GDB 偵錯程式

sudo apt-get install build-essential gdb

建立 Hello World

從終端視窗建立一個名為 projects 的空資料夾來儲存你的 VS Code 專案。然後建立一個名為 helloworld 的子資料夾，導航到其中，並透過輸入以下命令在 VS Code 中在該資料夾中開啟它

mkdir projects
cd projects
mkdir helloworld
cd helloworld
code .

code . 命令在當前工作資料夾中開啟 VS Code，該資料夾將成為你的“工作區”。在你學習本教程的過程中，你將在工作區中的 .vscode 資料夾中建立三個檔案

tasks.json (編譯器生成設定)
launch.json（偵錯程式設定）
c_cpp_properties.json（編譯器路徑和 IntelliSense 設定）

新增 hello world 原始檔

在“檔案資源管理器”標題欄中，選擇“新建檔案”並將檔案命名為 helloworld.cpp。

貼上以下原始碼

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std;

int main()
{
    vector<string> msg {"Hello", "C++", "World", "from", "VS Code", "and the C++ extension!"};

    for (const string& word : msg)
    {
        cout << word << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

現在按 ⌘S (Windows, Linux Ctrl+S) 儲存檔案。請注意，你的檔案已在 VS Code 側邊欄的“**檔案資源管理器**”檢視 (⇧⌘E (Windows, Linux Ctrl+Shift+E)) 中列出

File Explorer

你還可以透過在主檔案選單中勾選自動儲存來啟用自動儲存，以自動儲存你的檔案更改。

Visual Studio Code 邊緣的活動欄可讓你開啟不同的檢視，例如“**搜尋**”、“**原始碼管理**”和“**執行**”。你將在本教程後面檢視“**執行**”檢視。你可以在 VS Code 的使用者介面文件中找到有關其他檢視的更多資訊。

注意：當你儲存或開啟 C++ 檔案時，你可能會看到來自 C/C++ 擴充套件的關於 Insiders 版本可用性的通知，該版本可讓你測試新功能和修復。你可以透過選擇 X（清除通知）來忽略此通知。

探索 IntelliSense

在 helloworld.cpp 檔案中，將滑鼠懸停在 vector 或 string 上以檢視型別資訊。在 msg 變數宣告之後，開始鍵入 msg.，就像呼叫成員函式一樣。你應該會立即看到一個包含所有成員函式的自動完成列表，以及一個顯示 msg 物件型別資訊的視窗

Statement completion IntelliSense

你可以按 Tab 鍵插入選定的成員。然後，當你新增開括號時，你將看到有關函式所需引數的資訊。

執行 helloworld.cpp

請記住，C++ 擴充套件使用你機器上安裝的 C++ 編譯器來生成程式。在嘗試在 VS Code 中執行和除錯 helloworld.cpp 之前，請確保已安裝 C++ 編譯器。

開啟 helloworld.cpp，使其成為活動檔案。
單擊編輯器右上角的播放按鈕。
從系統中檢測到的編譯器列表中選擇“g++ build and debug active file”。

你只會在第一次執行 helloworld.cpp 時被要求選擇一個編譯器。此編譯器將被設定為 tasks.json 檔案中的“預設”編譯器。

生成成功後，你的程式輸出將顯示在整合終端中。

第一次執行程式時，C++ 擴充套件會建立 tasks.json，你會在專案中的 .vscode 資料夾中找到它。tasks.json 儲存生成配置。

你的新 tasks.json 檔案應類似於下面的 JSON

{
  "version": "2.0.0",
  "tasks": [
    {
      "type": "shell",
      "label": "C/C++: g++ build active file",
      "command": "/usr/bin/g++",
      "args": ["-g", "${file}", "-o", "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}"],
      "options": {
        "cwd": "/usr/bin"
      },
      "problemMatcher": ["$gcc"],
      "group": {
        "kind": "build",
        "isDefault": true
      },
      "detail": "Task generated by Debugger."
    }
  ]
}

注意：你可以在變數參考中瞭解有關 tasks.json 變數的更多資訊。

command 設定指定要執行的程式；在這種情況下是 g++。args 陣列指定將傳遞給 g++ 的命令列引數。這些引數必須按照編譯器期望的順序指定。

此任務指示 g++ 使用當前活動檔案 (${file})，將其編譯，並在當前目錄 (${fileDirname}) 中建立一個可執行檔案，該檔案的名稱與活動檔案相同，但沒有副檔名 (${fileBasenameNoExtension})，對於我們的示例，結果是 helloworld。

label 值是你在任務列表中將看到的內容；你可以隨意命名。

detail 值是你將在任務列表中看到的任務描述。強烈建議重新命名此值，以區分類似的任務。

從現在開始，播放按鈕將從 tasks.json 中讀取資訊，以確定如何構建和執行你的程式。你可以在 tasks.json 中定義多個構建任務，而標記為預設的任務將被播放按鈕使用。如果你需要更改預設編譯器，可以執行任務: 配置預設生成任務。或者，你可以修改 tasks.json 檔案，並透過替換以下段落來刪除預設設定

    "group": {
        "kind": "build",
        "isDefault": true
    },

替換為

    "group": "build",

修改 tasks.json

你可以透過使用類似 "${workspaceFolder}/*.cpp" 的引數而不是 "${file}" 來修改 tasks.json 以生成多個 C++ 檔案。這將生成當前資料夾中的所有 .cpp 檔案。你也可以透過將 "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}" 替換為硬編碼檔名（例如 'helloworld.out'）來修改輸出檔名。

除錯 helloworld.cpp

要除錯你的程式碼，

回到 helloworld.cpp，使其成為活動檔案。
透過單擊編輯器邊距或在當前行使用 F9 設定斷點。
從播放按鈕旁邊的下拉選單中，選擇除錯 C/C++ 檔案。
從系統中檢測到的編譯器列表中選擇“C/C++: g++ build and debug active file”（你只會第一次執行或除錯 helloworld.cpp 時被要求選擇編譯器）。

播放按鈕有兩種模式：“**執行 C/C++ 檔案**”和“**除錯 C/C++ 檔案**”。它將預設為上次使用的模式。如果播放按鈕上顯示除錯圖示，你可以直接選擇播放按鈕進行除錯，而不是選擇下拉選單項。

探索偵錯程式

在開始單步除錯程式碼之前，我們花點時間注意使用者介面中的幾處變化

整合終端出現在原始碼編輯器的底部。在除錯輸出選項卡中，你將看到指示偵錯程式已啟動並正在執行的輸出。
編輯器將突出顯示第 12 行，這是你在啟動偵錯程式之前設定的斷點
左側的執行和除錯檢視顯示除錯資訊。你將在本教程的後面看到一個示例。
程式碼編輯器頂部會出現一個除錯控制面板。你可以透過抓取左側的點來在螢幕上移動它。

如果你在工作區中已有一個 launch.json 檔案，則播放按鈕在確定如何執行和除錯 C++ 檔案時將從中讀取。如果你沒有 launch.json，播放按鈕將即時建立一個臨時的“快速除錯”配置，從而完全無需 launch.json！

單步除錯程式碼

現在你已準備好開始單步除錯程式碼。

單擊或按下除錯控制面板中的跳過圖示。

這將使程式執行前進到 for 迴圈的第一行，並跳過在建立和初始化 msg 變數時呼叫的 vector 和 string 類中的所有內部函式呼叫。注意側面“**變數**”視窗中的變化。
再次按跳過以推進到此程式中的下一個語句（跳過用於初始化迴圈的所有內部程式碼）。現在，變數視窗顯示有關迴圈變數的資訊。
再次按“**逐行執行**”以執行 cout 語句。（請注意，C++ 擴充套件直到最後一個 cout 執行後才會在“**除錯控制檯**”中列印任何輸出。）
如果你願意，可以繼續按單步跳過，直到向量中的所有單詞都列印到控制檯。但如果你好奇，可以嘗試按單步進入按鈕來單步執行 C++ 標準庫中的原始碼！

要返回到你自己的程式碼，一種方法是繼續按單步跳過。另一種方法是在你的程式碼中設定一個斷點，方法是切換到程式碼編輯器中的 helloworld.cpp 選項卡，將插入點放在迴圈內的 cout 語句的某處，然後按 F9。左側的邊欄會出現一個紅點，表示已在此行設定了斷點。

然後按 F5 從標準庫標頭檔案的當前行開始執行。執行將在 cout 處中斷。如果你願意，可以再次按 F9 來關閉斷點。

當迴圈完成後，你可以在整合終端的“**除錯控制檯**”選項卡中看到輸出，以及 GDB 輸出的一些其他診斷資訊。

設定監視

要跟蹤變數在程式執行過程中的值，請為該變數設定一個**監視**。

將插入點放在迴圈內部。在“**監視**”視窗中，單擊加號，然後在文字框中鍵入 word，這是迴圈變數的名稱。現在，在你逐步執行迴圈時，檢視“監視”視窗。
要在執行暫停在斷點處時快速檢視任何變數的值，你可以將滑鼠指標懸停在其上方。

接下來，你將建立一個 tasks.json 檔案來告訴 VS Code 如何生成（編譯）程式。此任務將呼叫 g++ 編譯器以從原始碼建立可執行檔案。

在編輯器中開啟 helloworld.cpp 非常重要，因為下一步將使用編輯器中的活動檔案作為上下文來建立下一個生成任務。

使用 launch.json 自定義除錯

當你使用播放按鈕或 F5 進行除錯時，C++ 擴充套件會即時建立一個動態除錯配置。

在某些情況下，你可能希望自定義除錯配置，例如指定在執行時傳遞給程式的引數。你可以在 launch.json 檔案中定義自定義除錯配置。

要建立 launch.json，請從播放按鈕下拉選單中選擇新增除錯配置。

Add debug configuration play button menu

然後，你將看到一個下拉選單，其中包含各種預定義的除錯配置。選擇“**g++ build and debug active file**”。

C++ debug configuration dropdown

VS Code 建立一個 launch.json 檔案，它看起來像這樣

{
  "version": "0.2.0",
  "configurations": [
    {
      "name": "C/C++: g++ build and debug active file",
      "type": "cppdbg",
      "request": "launch",
      "program": "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}",
      "args": [],
      "stopAtEntry": false,
      "cwd": "${workspaceFolder}",
      "environment": [],
      "externalConsole": false,
      "MIMode": "gdb",
      "miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb",
      "setupCommands": [
        {
          "description": "Enable pretty-printing for gdb",
          "text": "-enable-pretty-printing",
          "ignoreFailures": true
        }
      ],
      "preLaunchTask": "C/C++: g++ build active file"
    }
  ]
}

在上面的 JSON 中，program 指定了你要除錯的程式。這裡設定為活動檔案資料夾 ${fileDirname} 和不帶副檔名的活動檔名 ${fileBasenameNoExtension}，如果 helloworld.cpp 是活動檔案，則為 helloworld。args 屬性是一個要在執行時傳遞給程式的引數陣列。

預設情況下，C++ 擴充套件不會向你的原始碼新增任何斷點，並且 stopAtEntry 值設定為 false。

將 stopAtEntry 值更改為 true，以便在開始除錯時讓偵錯程式在 main 方法處停止。

從現在開始，播放按鈕和 F5 在啟動程式進行除錯時將從你的 launch.json 檔案中讀取資訊。

C/C++ 配置

如果你想對 C/C++ 擴充套件進行更多控制，可以建立一個 c_cpp_properties.json 檔案，它將允許你更改編譯器路徑、包含路徑、C++ 標準（預設為 C++17）等設定。

你可以透過從命令面板 (⇧⌘P (Windows、Linux 為 Ctrl+Shift+P)) 執行 C/C++: 編輯配置 (UI) 命令來檢視 C/C++ 配置 UI。

Command Palette

這將開啟C/C++ 配置頁面。當你在此處進行更改時，VS Code 會將它們寫入 .vscode 資料夾中名為 c_cpp_properties.json 的檔案。

IntelliSense configuration window

只有當你的程式包含不在你的工作區或標準庫路徑中的標頭檔案時，你才需要修改“**包含路徑**”設定。

Visual Studio Code 將這些設定放在 .vscode/c_cpp_properties.json 中。如果你直接開啟該檔案，它應該看起來像這樣

{
  "configurations": [
    {
      "name": "Linux",
      "includePath": ["${workspaceFolder}/**"],
      "defines": [],
      "compilerPath": "/usr/bin/gcc",
      "cStandard": "c11",
      "cppStandard": "c++17",
      "intelliSenseMode": "clang-x64"
    }
  ],
  "version": 4
}

重用你的 C++ 配置

VS Code 現在已配置為在 Linux 上使用 gcc。此配置適用於當前工作區。要重用此配置，只需將 JSON 檔案複製到新專案資料夾（工作區）中的 .vscode 資料夾，並根據需要更改原始檔和可執行檔案的名稱。

故障排除

編譯器和連結器錯誤

導致錯誤的最常見原因（例如 undefined _main 或 attempting to link with file built for unknown-unsupported file format 等）是當你開始生成或開始除錯時，helloworld.cpp 不是活動檔案。這是因為編譯器正試圖編譯不是原始碼的內容，例如你的 launch.json、tasks.json 或 c_cpp_properties.json 檔案。

後續步驟

探索 VS Code 使用者指南。
檢視 C++ 擴充套件概述。
建立一個新的工作區，將你的 .json 檔案複製到其中，調整新工作區路徑、程式名稱等必要的設定，然後開始編碼！

5/13/2022