開源技術教學文件網 如何以 MinGW 和 MSYS2 建置 C 和 C++ 開發環境

最後修改日期為 MAY 11, 2021

前言

在本文中,我們會用 MinGW + MSYS 建置 C 或 C++ 編譯環境;MinGW 是 GCC 在 Windows 上的移植品,而 MSYS 是小型的 POSIX 模擬環境,用來編譯軟體。

雖然 MinGW + MSYS 使用起來不若 Visual C++ 這種包山包海的 IDE 那麼方便,需要自行搭配其他的 IDE,但 MinGW 對 C 語言標準的支援比較進步,如果需要使用 C 語言新的特性的話,是值得考慮的替代性選擇。使用 MinGW 搭配 Code::Blocks 或 KDevelop 等 IDE,其實使用起來不會那麼不便。

原本的 MinGW 較不親民,我們會採用改良過的 MSYS2。到 MSYS2 官網 下載安裝程式即可。根據 CPU 的位元數下載相對應的 MSYS2 安裝程式,按照指示安裝即可。在使用 64 位元的 Windows 系統時,不需刻意選 32 位元的 MSYS2 安裝程式,在 64 位元的 MSYS2 中即同時包含 32 和 64 位元的套件。現在 MSYS2 已經移除 32 位元的支援,只支援 64 位元的 Windows 7 以上系統。

MSYS2 分為五種子系統

使用 MSYS2 時,實際上我們有五種終端機環境:

  • MinGW 32 bit:原生的 Windows 終端機環境,使用 32 bit 的 MinGW,搭配 msvcrt,用於編譯 32 位元的 Windows 原生軟體
  • MinGW 64 bit:原生旳 Windows 終端機環境,使用 64 bit 的 MinGW,搭配 msvcrt,用於編譯 64 位元的 Windows 原生軟體
  • UCRT 64 bit:原生的 Windows 終端機環境,使用 64 bit 的 MinGW,搭配 ucrt,用於編譯 64 位元的 Windows 10 原生軟體
  • Clang 64 bit:原生的 Windows 終端機環境,使用 64 bit 的 Clang,搭配 ucrt,用於編譯 64 位元的 Windows 10 原生軟體
  • MSYS:特殊的 POSIX 子系統,僅用於編譯和安裝套件

我們要安裝套件時,會使用 MSYS 終端機環境,而要編譯 Windows 原生軟體時,就會回到其他終端機環境。現在 MSYS2 終端機環境的選擇比先前多了。不用感到慌亂,同一時間只會用到一種終端機環境。隨自己的需求來選擇即可。

MSYS2 在不同子環境下,可用的套件相異。msys2 的套件有五種字首:

  • mingw-w64-i686:用於 MinGW 32 bit 終端機環境中
  • mingw-w64-x86_64:用於 MinGW 64 bit 終端機環境中
  • mingw-w64-ucrt-x86_64:用於 UCRT 64 bit 終端機環境中
  • mingw-w64-clang-x86_64:用於 Clang 64 bit 終端機環境中
  • 無字首:用於 MSYS 環境中

我們以 GCC 為例:

MinGW 套件表示法

前面的 mingw64 代表這個套件屬於 MinGW 64 bit 環境,而後面一長串 mingw-w64-x86_64-gcc 則是實際的套件名稱。我們在終端機要安裝該套件時,需輸入套件名稱的部分。套件名稱有其邏輯在,但一般使用者不需在意這些細節。

在大部分的情形下,我們會視需求在各個原生 Windows 終端機環境中擇一安裝,至於 MSYS 套件則很少使用。因 MinGW 終端機環境可編譯出原生 Windows 應用程式,而 MSYS 終端機編譯出來的僅能在這個子系統中使用。

從命令提示字元開啟 MSYS2 終端機環境

以下指令會開啟 MinGW 64 bit 環境:

> c:\msys64\msys2_shell.cmd -mingw64

實際上,啟動選單裡的各個環境就是以此指令來呼叫。

第一次使用 MSYS2

現在假定我們剛裝好 MSYS2,要先更新 MSYS2 系統到最新狀態。開啟一個 MSYS 視窗,更新系統的核心組件:

$ pacman -Syu

更新完成後,關閉再重開 MSYS 視窗,更新其他部分:

$ pacman -Sy

用以下指令安裝 C 和 C++ 編譯器以及其他常見的開發工具:

$ pacman -S mingw-w64-x86_64-toolchain

安裝好開發工具後,可自行將相對應的路徑加入 PATH 變數,以 64 位元工具來說,將 C:\msys64\mingw64\bin 加入即可。如果不想影響系統的 PATH 環境變數,也可以使用 MinGW 終端機即可。

假定我們有修改環境變數。開啟 Windows 終端機,檢查 GCC 版本:

C:\> gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=(省略部分內容)
Target: x86_64-w64-mingw32
Configured with: (省略部分內容)
Thread model: posix
gcc version 7.2.0 (Rev1, Built by MSYS2 project)

如果出現某個 GCC 版本,代表 C 和 C++ 編譯環境建置成功。

安裝 MinGW 套件,以 GTK+ 為例

除了提供 C 和 C++ 編譯環境外,msys2 還將一些常見的 C 或 C++ 函式庫包裝成套件,簡化編譯套件的過程。在這裡,我們以 GTK+3 為例,說明如何使用 MSYS2 套件。

開啟 MSYS2 視窗,下載 64 位元版本的 GTK+3 套件:

$ pacman -S mingw-w64-x86_64-gtk3

在這裡,我們用 Go 社群的 gotk3 套件來展示使用套件的過程。請讀者先自行安裝 Go,再下載 gotk3 套件:

C:\> go get github.com/gotk3/gotk3/gtk

在這裡,以一個小型的視窗程式來試我們裝好的套件:

package main

import (
	"github.com/gotk3/gotk3/gtk"
	"log"
)

func main() {
	// Initialize GTK without parsing any command line arguments.
	gtk.Init(nil)

	// Create a new toplevel window, set its title, and connect it to the
	// "destroy" signal to exit the GTK main loop when it is destroyed.
	win, err := gtk.WindowNew(gtk.WINDOW_TOPLEVEL)
	if err != nil {
		log.Fatal("Unable to create window:", err)
	}
	win.SetTitle("Simple Example")
	win.Connect("destroy", func() {
		gtk.MainQuit()
	})

	// Create a new label widget to show in the window.
	l, err := gtk.LabelNew("Hello, gotk3!")
	if err != nil {
		log.Fatal("Unable to create label:", err)
	}

	// Add the label to the window.
	win.Add(l)

	// Set the default window size.
	win.SetDefaultSize(800, 600)

	// Recursively show all widgets contained in this window.
	win.ShowAll()

	// Begin executing the GTK main loop.  This blocks until
	// gtk.MainQuit() is run. 
	gtk.Main()
}

編譯此程式後執行:

C:\> go build demo.go
C:\> .\demo.exe

要注意的是,如果在電腦上裝多套 C 和 C++ 編譯環境及一些函式庫,像是 Strawberry Perl 內附的 GCC,要把 msys2 所在的路徑向前移,才會正確呼叫到相對應的函式庫。

結語

在本文中,我們介紹了 MSYS2 (MinGW + MSYS 新版本) 的使用方式,這套軟體可以取代 Visual Studio,用來撰寫 C 或 C++ 應用程式。

由於 MSYS2 本身以命令列工具組成,沒有自己的 IDE,對於初學者來說較難以上手。但 MinGW (GCC) 對於 C 標準會比 Visual C++ 來得進步一些,如果肯花一些時間學習 MSYS2 的用法,其實並不會太困難。

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