MSYS2+CMake配置C/C++开发环境

一、MSYS2是什么

MSYS2（Minimal SYStem 2）是一个专为Windows系统设计的​​轻量级类Unix开发环境​​，集成了软件包管理、编译工具链和命令行工具，旨在解决Windows平台开发中的跨平台兼容性问题。其核心目标是为开发者提供在Windows上高效运行Linux/Unix工具和编译原生Windows程序的能力。

1.1 核心架构与组件​​

1.1.1 背景介绍

1.1.1.1 Cygwin

Cygwin是运行于Windows平台的POSIX"子系统"”，提供了类Unix环境的工具和开发库，Cygwin将Unix程序编译为Windows本地代码，然后在Windows上运行。它提供了最完整的Linux/Unix环境，但相对于MSYS2和MinGW-w64，Cygwin的性能较差

1.1.1.2 MinGW和Mingw-w64

MinGW 的全称是:Minimalist GNU on Windows，它实际上是将Linux下的编译器 GCC 移植到了 Windows，并且包含了 win32 API,因此可以将源代码编译为可在 Windows 中运行的可执行程序。它还可以使用一些 Windows 不具备的，Linux平台下的开发工具。
MinGW项目目前已经接近停止，且只能编译生成32位可执行程序。2007年为了支持64位应用程序开发和新的WindowsAPI，从MinGW分叉而出。MinGW-w64 支持编译 64位和 32位 可执行程序。

1.1.1.3MSYS和MSYS2

MSYS，全称Minimal GNU(POSIX)system on Windows，是一个小型的GNU环境，包括基本的bash，make等等，可以看作是Cygwir的迷你版。
由于MSYS 常年不更新，于是 Alex 等人 在 Cygwin的基础上创建了MSYS2.MSYS2 包含了一些工具和库，提供易于使用的环境，用于构建、安装和运行本机 Windows 软件
它由一个名为 minty的命令行终端、bash、qit 和 subversion 等版本控制系统,tar和 awk 等工具，甚至 autotools 等构建系统组成，所有这些都基于 Cvgwin 的修改版本，尽管其中一些核心部件基于 Cygwin，但 MSYS2 的重点是为本地 Windows 软件提供构建环境，并且将使用 Cygwin 的部件保持在最低限度。MSYS2为 GCC、Mingw-w64、CPython、CMake、Meson、OpenSSL、FFmpeg、RustRuby 等提供最新的本机构件支持。
MSYS2安装包中包含了Mingw-w64。

1.1.2 技术基础​​

• ​​Cygwin兼容层​​：提供部分POSIX兼容性，支持Unix程序在Windows运行。
• ​​MinGW-w64工具链​​：支持生成原生Windows程序（32/64位），无需依赖Cygwin库。
• ​​Pacman包管理器​​：移植自Arch Linux，支持软件安装、依赖解析及滚动更新（如 pacman -Syu更新系统）。

1.1.3 多环境支持​​

MSYS2提供了五种不同的终端环境

• MSYS2提供独立终端环境，适应不同开发需求：
• ​​MSYS​​：POSIX兼容环境，适合移植Unix工具。
• MINGW64/MINGW32​​：编译原生64位/32位Windows程序。
• UCRT64​​（推荐）：基于Windows 10/11通用C运行时库（UCRT），兼容性更佳。
• CLANG64/CLANG32​​：使用Clang编译器，支持现代C++标准
  

1.2 核心功能​​

1.2.1 类Unix开发环境​​

• 提供Bash Shell及常用工具（grep、sed、make、Git），支持脚本编写与文件管理。
• 支持中文路径输入，集成POSIX兼容库。

1.2.2 开发工具链​​

• 预装GCC、Clang、GDB、CMake等工具，支持C/C++项目编译、调试与构建。
• 可通过Pacman快速安装工具链（如 pacman -S mingw-w64-ucrt-x86_64-toolchain）。

1.2.3 软件仓库与包管理​​

• 提供数千预编译包（如Python、OpenCV、Qt），覆盖开发全场景。
• 自动处理依赖冲突，支持镜像源配置加速下载（如国内清华源）

二、安装和配置

直接找到官网下载安装即可

2.1 配置环境

里面一共具有多个环境，每一个里面都支持下载安装gcc工具。

2.1.1 UCRT64

为了方便我直接使用的是UCRT64，它和MinGW64差不多，但是在windows下支持的更好。参考链接

• 点击图中的UCRT64，将会打开一个终端
• 输入指令，配置该环境中的工具链

pacman -S --needed base-devel mingw-w64-ucrt-x86_64-toolchain

• 右击我的电脑，选择高级设置，在管理员环境变量中设置相应的环境变量D:\msys64\ucrt64\bin。如果不好用了重新配置环境变量MINGW即可。
• 此时在cmd中查看gcc和g++的路径，会发现它就指向环境变量这个位置。

到目前为止，其实就已经配置好了编译器，只需要再安装一个编辑器，比如vscode就可以执行C/C++程序了。

2.1.2 MINGW64

如果要用MINGW64，参考链接

• 搜索工具包gcc和gdb

pacman -Ss gcc
pacman -Ss gdb

可以看到会出现多个包，我们需要的是图中的绿色的。gdb也是一样的。
如果找不到的话，就pacman指令更新一下就好

• 安装工具包

pacman -S mingw-w64-x86_64-gcc
pacman -S mingw-w64-x86_64-gdb

这样就安装上了gcc和gdb。

三、MSYS2的功能

这个部分介绍MSYS2作为类Unix系统的功能，如果是要配置CMake并调试C/C++的话，直接跳转到第四部分即可。

3.1 模拟Unix

任意打开一个终端，它是这样的

其中用户名后面的紫色文字指定了系统的运行环境，这里是MSYS，如果想用别的可以切换成别的。在这里面我们可以执行unix中的命令，包括bash等。但是它本质上仍然不是linux系统。

3.2 文件系统

这个是MSYS2的安装文件夹，可以看到里面也具有usr、dev、etc等文件夹，就很象是linux操作系统。所以我就试着在MSYS终端和MINGW终端的~路径下用mkdir分别创建了文件夹new和nnew，它居然在home里的用户的文件夹中出现了，这表明在这样的系统里面模拟运行linux程序是很可能的（虽然不如wsl好用)。未来未必没有在嵌入式中交叉编译的可能性。

四、配置CMake开发环境

4.1.下载安装CMake

到CMake官网下载安装版或者绿色版都可以，进行安装。我下载的是安装版，安装到了D:\Program Files目录下。

4.2.配置环境变量

• 右键我的计算机，找到“高级系统设置”
• 配置环境变量，直接配置系统变量即可，这样所有用户都可以使用
• 确认CMake安装路径下的bin文件，bin文件中放的是可执行程序CMake.exe
• 具体配置如下图，添加路径D:\Program Files\CMake\bin
  
  其实bin里面还包含了GUI等可执行文件

4.3.配置vscode

• 安装三个插件
  

4.4.构建CMake项目

• 打开工作区，创建文件夹，里面包含源文件、头文件等
• 工作区根目录创建文件CMakeLists.txt，这个是CMake构建文件。
• 创建之后选择编译器，上文我安装的MSYS2里面含有gcc编译器，刚好选择这个就好
  
• 如果要更换编译器
  

4.5.结果展示

• 文件结构
  
• hello.h内容

#ifndef __HELLO_H__
#define __HELLO_H__#include <iostream>class hello
{
private:/* data */
public:hello(/* args */);~hello();void print();
};hello::hello(/* args */)
{
}hello::~hello()
{    
}#endif

• hello.cpp内容

#include "hello.h"void hello::print()
{std::cout << "hello world" << std::endl;
}int main()
{hello h;h.print();return 0;
}

• CMakeList.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.10) # 最低cmake版本
project(hello) # 项目名称
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11) # 设置c++标准
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -Werror") # 设置编译选项include_directories(${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/inc) # 包含头文件目录,${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}是当前cmake文件所在目录set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/bin) # 设置可执行文件输出目录aux_source_directory(${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src SRC_LIST) # 查找src目录下所有源文件,并将结果赋值给SRC_LIST变量add_executable(hello ${SRC_LIST}) # 生成可执行文件

• 生成目标
  
• 结果
  文件夹结构变为

├─.vscode
├─bin
├─build
│  ├─.cmake
│  │  └─api
│  │      └─v1
│  │          ├─query
│  │          │  └─client-vscode
│  │          └─reply
│  └─CMakeFiles
│      ├─4.0.0-rc3
│      │  ├─CompilerIdC
│      │  │  └─tmp
│      │  └─CompilerIdCXX
│      │      └─tmp
│      ├─CMakeScratch
│      ├─hello.dir
│      │  └─src
│      └─pkgRedirects
├─inc
└─src

bin里面生成了可执行程序hello.exe

4.6调试

点击生成右面的小虫子即可调试