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目录
- 1. CMake 基础
 - 构建工具及作用
 - 相关配置文件
 
- 2. 配置 `tasks.json`
 - 关键字段详细解释
 
- 3. 配置 `launch.json`
 - 关键字段详细解释
 
- 4. 配置 `CMakeLists.txt`
 - 关键部分详细解释
 
- 5. 构建和调试项目
 - 1. 仅构建项目
 - 1.1 任务执行顺序
 - 1.2 `cmake` 任务执行详情
 - 1.3 `build` 任务执行详情
 - 1.4 构建后的 `build` 文件夹内容
 
- 2. 构建并调试:
 
项目结构如下图:
 
1. CMake 基础
CMake 是一个跨平台的构建系统生成器,能够生成各种构建工具的配置文件,如 Makefile、Ninja、Visual Studio 项目文件等。CMake 使用 CMakeLists.txt 文件来描述项目的构建过程。
构建工具及作用
-  
Makefile: 由 GNU Make 使用,适用于类 Unix 系统(如 Linux 和 macOS)。它通过定义一系列规则和依赖关系,自动化编译和链接过程。因此在windows系统下使用需要下载
MinGW(Minimalist GNU for Windows)或 MSYS2 等工具链,以获得 GNU Make 的功能。 -  
Ninja: 一个专注于速度的小型构建系统,适用于大型项目。它比 Make 更高效,特别适合需要快速构建的场景。
 -  
Visual Studio 项目文件: 用于 Windows 平台,兼容 Microsoft Visual Studio 开发环境。它允许开发者在 Visual Studio 中管理和构建项目。
 
相关配置文件
-  
CMakeLists.txt: 主配置文件,位于项目根目录,定义了项目的构建配置、目标、依赖关系等。 -  
build/目录: 生成的构建文件存放的目录,通常由 CMake 自动生成和管理。 -  
Makefile或build.ninja: 由 CMake 根据指定的生成器生成的构建配置文件,用于实际的编译和链接过程。 
本文默认读者具备 CMake, Make 以及 g++ 相关命令和配置的基础知识。
2. 配置 tasks.json
 
tasks.json 文件用于定义 VS Code 中的自定义任务,这些任务可以在命令面板中运行。以下是一个典型的 tasks.json 配置示例:
{// tasks.json 版本号"version": "2.0.0","tasks": [{// 任务标签,用于在其他任务中引用"label": "build",// 任务类型:shell 表示在shell中执行命令"type": "shell",// 要执行的命令"command": "cmake --build \"${workspaceFolder}/build\"",// 任务组配置"group": {// 指定任务类型为构建"kind": "build",// 设置为默认构建任务"isDefault": true},// 指定此任务依赖的其他任务,这里依赖cmake任务"dependsOn": ["cmake"],// 用于在VSCode中识别编译错误的匹配器"problemMatcher": ["$gcc"]},{"label": "cmake","type": "shell",// 生成CMake构建文件,指定生成器为MinGW Makefiles"command": "cmake","args": ["-B","${workspaceFolder}/build","-G","MinGW Makefiles","-S","${workspaceFolder}"],// 任务的工作目录配置"options": {"cwd": "${workspaceFolder}"}}]
}
 
关键字段详细解释
-  
label: 任务的名称,用于在命令面板或其他任务中引用该任务。例如,可以在dependsOn中引用此标签。 -  
type: 任务类型,决定了任务如何执行。-  
shell: 表示任务将在系统的默认 shell 中执行命令。适用于需要通过 shell 解释器运行的命令,如bash,cmd,PowerShell等。 -  
process: 表示任务将直接启动一个独立的进程来执行命令,而不通过 shell。适用于需要直接调用可执行文件或脚本的情况。 
 -  
 -  
command: 要执行的主要命令。例如,cmake、make、g++等。 -  
args: 传递给command的参数列表。每个参数作为数组的一个元素。 -  
group: 任务组配置,用于组织任务。-  
kind: 任务类型,如build、test等。这有助于在 VS Code 中对任务进行分类和筛选。 -  
isDefault: 布尔值,指示该任务是否为默认任务。默认任务通常在按下Ctrl + Shift + B时执行。 
 -  
 -  
dependsOn: 指定当前任务依赖的其他任务。只有在依赖的任务完成后,当前任务才会执行。例如,build任务依赖于cmake任务,确保先生成构建文件再进行编译。 -  
problemMatcher: 问题匹配器,用于捕获编译过程中产生的错误和警告信息。这些信息将在 VS Code 的“问题”面板中显示,便于调试。例如,$gcc匹配器用于匹配 GCC 编译器的输出格式。 
3. 配置 launch.json
 
launch.json 文件用于配置 VS Code 的调试设置。以下是一个典型的 launch.json 配置示例:
{// 使用 IntelliSense 了解相关属性。// 悬停以查看现有属性的描述。// 欲了解更多信息,请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387"version": "0.2.0","configurations": [{// 配置名称,显示在调试配置下拉菜单中"name": "Debug ast",// 调试器类型:C++ (GDB, LLDB)"type": "cppdbg",// 请求类型:launch表示启动程序"request": "launch",// 要调试的可执行文件路径"program": "${workspaceFolder}/build/ast",// 传递给程序的命令行参数"args": [],// 是否在程序入口点暂停"stopAtEntry": false,// 程序的工作目录"cwd": "${workspaceFolder}",// 要传递给程序的环境变量"environment": [],// 是否使用外部控制台窗口"externalConsole": false,// 调试器模式:gdb"MIMode": "gdb",// GDB调试器的路径"miDebuggerPath": "D:/mingw64/bin/gdb.exe",// GDB调试器的设置命令"setupCommands": [{// 启用GDB的美化打印功能"description": "Enable pretty-printing for gdb","text": "-enable-pretty-printing","ignoreFailures": true}],// 启动调试前要执行的任务"preLaunchTask": "build"}    ]
}
 
关键字段详细解释
-  
name: 调试配置的名称,将在调试面板中显示,方便用户选择和识别不同的调试配置。 -  
type: 调试类型,指定使用的调试器。cppdbg: 表示使用 C++ 调试器(如 GDB 或 LLDB)。适用于调试 C++ 程序。
 -  
request: 调试请求类型。launch: 表示启动一个新的调试会话,加载并运行指定的程序。
 -  
program: 要调试的可执行文件的路径。通常指向构建生成的二进制文件。 -  
args: 传递给程序的命令行参数。可以是一个字符串数组,每个元素作为参数传递给程序。 -  
stopAtEntry: 布尔值,指示调试器是否在程序入口点(如main函数)暂停。这对于逐步调试程序非常有用。 -  
cwd: 程序的工作目录。程序运行时的当前工作目录,可以不同于项目的根目录。 -  
environment: 要传递给程序的环境变量列表。可以用于配置程序运行时的环境。 -  
externalConsole: 布尔值,指示是否使用外部控制台窗口运行程序。false表示在 VS Code 的集成终端中运行。 -  
MIMode: 调试器模式,指定使用的调试器类型。gdb: 表示使用 GNU Debugger (GDB)。
 -  
miDebuggerPath: 调试器的可执行文件路径。指定 GDB 的具体路径,确保 VS Code 能找到并使用正确的调试器。 -  
setupCommands: 调试器的设置命令列表。用于配置调试器的行为,如启用美化打印功能。 -  
preLaunchTask: 在启动调试前要执行的任务名称。例如,build任务会先编译项目,然后启动调试。 
4. 配置 CMakeLists.txt
 
CMakeLists.txt 文件用于描述项目的构建配置。以下是一个完整的 CMakeLists.txt 示例,并对关键部分进行了详细解释:
cmake_minimum_required(VERSION 3.19)
project(pi)# 设置C++标准
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)# 设置编译器选项
if(MSVC)add_compile_options("/utf-8")
else()# 对于 MinGW 和其他非 MSVC 编译器,设置 UTF-8 编码选项add_compile_options(-finput-charset=UTF-8 -fexec-charset=UTF-8)
endif()# 添加调试标志
set(CMAKE_BUILD_TYPE Debug)
set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG} -g")# 添加头文件搜索路径
target_include_directories(ast PRIVATE${CMAKE_SOURCE_DIR}${CMAKE_SOURCE_DIR}/parser${CMAKE_SOURCE_DIR}/ast
)
include_directories(./ ./ast ./parser)file(GLOB_RECURSE SOURCE "ast/*.cpp" "parser/*.cpp")
add_executable(ast ${SOURCE} ast.cpp)
 
关键部分详细解释
-  
cmake_minimum_required(VERSION 3.19): 指定所需的最低 CMake 版本,确保使用必要的功能和语法。 -  
project(pi): 定义项目名称为pi。项目名称可以在整个CMakeLists.txt文件中引用。 -  
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11): 设置 C++ 标准为 C++11。 -  
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON): 强制要求使用指定的 C++ 标准,否则 CMake 将报错。 -  
编译器选项:
-  
MSVC: 如果使用的是 Microsoft Visual C++ 编译器,添加
/utf-8选项以启用 UTF-8 编码。 -  
其他编译器: 对于 MinGW 等非 MSVC 编译器,添加
-finput-charset=UTF-8和-fexec-charset=UTF-8选项以支持 UTF-8 编码。 
 -  
 -  
set(CMAKE_BUILD_TYPE Debug): 设置构建类型为调试模式,这会影响生成的二进制文件包含调试信息。 -  
set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG} -g"): 在调试模式下,添加-g标志以生成调试信息,便于调试器使用。 -  
头文件搜索路径:
-  
target_include_directories(ast PRIVATE ...): 为特定目标ast添加私有头文件搜索路径。 -  
include_directories(...): 为所有目标添加全局头文件搜索路径。 
 -  
 -  
源文件收集:
-  
file(GLOB_RECURSE SOURCE "ast/*.cpp" "parser/*.cpp"): 递归地收集ast和parser目录下的所有.cpp文件。 -  
add_executable(ast ${SOURCE} ast.cpp): 将收集到的源文件添加到可执行文件ast中。 
 -  
 
5. 构建和调试项目
1. 仅构建项目
在VS Code中,可通过快捷键 Ctrl + Shift + B 触发构建任务。此操作会按照预先配置的任务依赖关系自动执行构建流程,具体过程如下:
1.1 任务执行顺序
-  
触发
preLaunchTask: "build"任务:当执行构建操作时,首先会根据
launch.json文件中的配置,触发preLaunchTask为"build"的任务。这一过程确保在进行实际构建之前,所有必要的准备工作都已就绪。
 -  
build任务依赖cmake任务:build任务被配置为依赖于cmake任务。这意味着在执行build任务之前,CMake 需要先运行,以生成构建系统所需的配置文件(如 Makefile 或 Ninja 文件)。
 
1.2 cmake 任务执行详情
 
-  
执行
cmake任务:cmake任务负责生成构建配置文件。它会根据项目根目录下的CMakeLists.txt文件中的指令,生成适用于指定生成器(如 MinGW Makefiles)的构建文件。
具体执行过程如下:
-  
初始化 CMake 配置:
CMake 读取
CMakeLists.txt文件,解析项目设置、目标、依赖关系等信息。 -  
生成构建文件:
根据指定的生成器(如 MinGW Makefiles),CMake 在
build目录下生成相应的构建配置文件(如Makefile)。 

 -  
 
1.3 build 任务执行详情
 
-  
执行
build任务:在
cmake任务完成后,build任务会调用生成的构建系统(如make)来编译和链接项目源代码,生成最终的可执行文件。
具体执行过程如下:
-  
编译源文件:
使用编译器(如
g++)将源代码文件(.cpp)编译成对象文件(.o或.obj)。 -  
链接对象文件:
将所有对象文件和必要的库文件链接在一起,生成最终的可执行文件(如
ast.exe或ast)。 -  
生成构建产物:
在
build目录下生成可执行文件、中间对象文件以及其他构建产物。 

 -  
 
1.4 构建后的 build 文件夹内容
 
构建完成后,build 文件夹将包含以下主要文件和目录:
-  
Makefile:
由 CMake 生成,用于 Make 工具的构建配置文件。它包含了编译和链接项目所需的所有指令。
 -  
编译生成的二进制文件:
- Windows:
ast.exe - Linux/macOS:
ast 
这是最终生成的可执行文件,可以直接运行以测试程序功能。
 - Windows:
 -  
中间对象文件:
如
.o(Linux/macOS)或.obj(Windows)文件。这些文件是源代码编译后的中间产物,用于最终的链接阶段。 
2. 构建并调试:
- 设置断点: 在代码编辑器中, 点击行号左侧以设置断点
 - 点击右上角的调试按钮:

 - 选择调试配置
在调试视图的顶部下拉菜单中,选择预先配置的调试配置"Debug ast"(该名称是launch.json文件中自定义的)。该配置在launch.json文件中定义,指定了调试器类型、目标可执行文件、启动参数等。


之后会自动构建并执行代码到断点处进行调试 
