Windows 搭建 C/C++ 编译环境保姆级教程（MSYS2 + MinGW-w64）
什么是 C/C++ 编译环境（了解请跳过）
开发环境 & 编译环境
开发环境
开发环境（在信息技术领域，开发通常都是指软件开发）是我们完成软件开发这件事的整个流程所需要的整个软件环境，而软件开发这件事，通常包含生产代码和构建最终软件产品两个部分。那么所谓的开发环境，通常就包含，直接支持或间接辅助我们生产代码的代码编辑软件，以及，直接参与或间接辅助生成最终软件产品的一系列最终软件构建软件。
通常我们搭建开发环境，都会直接安装 IDE，即集成开发环境。所谓集成开发环境，就是它把开发所需要的各种零碎的东西都打包好了，比如用来编辑代码的编辑器、用来把代码翻译成可执行文件的编译器、用来调试代码的调试器等。IDE 的优点是开箱即用，安装一个 IDE，立马就可以开始开发了，所以很多课程、教学最开始都会推荐新手安装 IDE。但 IDE 也有缺点，就是隐藏编译细节（对编译过程有一定的了解还是很有必要的）和捆绑（很不方便控制编译过程中的某些细节）。
编译环境
而编译环境，是开发环境中只负责构建最终软件产品的部分。
为什么要独立搭建编译环境，而不总是搭建完整的开发环境？因为：
- 我们有时候只需要参与构建最终软件产品，不需要参与生产代码（比如很多开源软件，都支持下载源代码后自己编译）；
- 能够帮助我们理解软件开发的本质；
- 能够更灵活地组建开发环境；
- 能够更便捷地编译简单的项目。
C/C++ 编译环境
不同的编程语言（这里主要指编译型语言，因为另一种语言，解释型语言，往往需要执行环境而不是编译环境），编译环境所需要的工具会有所不同，并且往往不止需要一个工具，比如 C/C++ 语言需要链接器。因此，我们将从源代码到可执行文件的编译过程中所需要的一系列工具，称为编译工具链，更准确些。
Linux 平台往往自带 C/C++ 的编译环境，即使没有，搭建它也非常简单，通常只需要一个命令，比如 sudo apt install gcc。这导致我们经常认为，搭建编译环境，就等于安装编译器，这种说法没错，但不严谨。重要的是我们要理解我们经常挂在嘴边的“编译器”意味着什么。
通常我们通过 sudo apt install gcc 安装的，不光是 gcc 这个我们常用的命令，还有其它命令行工具，以及标准库（标准头文件，以及实现它们的库文件等），它们构成了一个完整的编译工具链。
所以，C/C++ 编译环境，或者说 C/C++ 编译工具链，实际上可以分为
- 一系列编译用的可执行文件；
- 一系列标准库文件。
Windows 平台上有哪些主流 C/C++ 编译环境
这里我们只考虑最终生成的是 Windows 可执行程序的编译环境（排除 WSL、虚拟机、兼容层等）：
- MSVC（Microsoft Visual C++），Windows 平台原生编译工具链，对 Windows 平台兼容性最好，开发原生 Windows 程序的首选，Visual Studio 深度集成；
- MinGW-w64（Minimalist GNU for Windows 64-bit），GCC 工具链的移植，因为是移植所以没有官方提供统一安装包，所有编译好可直接安装的版本，几乎都是第三方项目，作为子工具，以工具包的形式发布，这也就导致了各种工具包所包含的工具不统一；
- Clang，Clang 是和 GCC 不相上下的一款 C/C++ 编译工具链，并且它有一个优点，就是官方提供编译、打包好的安装包，不过包含内容太过全面，很多内容已经超出编译环境的范畴，比如代码格式化工具等。
为什么选择 MinGW-w64
就因为它是 GCC 的移植。GCC 是对 C/C++ 标准支持最好的编译器，我们可以简单看一张图：
另外使用 MinGW-w64 还有以下优点：
- 类似在 Linux 上的使用体验；
- 对命令行编译友好；
- 对跨平台开发支持最好。
安装 MinGW-w64 的方法有哪些
之前也说过，MinGW-w64 没有官方提供统一安装包，所以就导致了安装它的方法有很多，有以下这些工具包包含 MinGW-w64（数据来源于
MinGW-w64 官网）：
- Cygwin，通过兼容层模拟 Unix 环境，让 Unix 软件在 Windows 上运行，它生成的不是原生的 Windows 程序，所以排除；
- LLVM-MinGW，并不是 GCC + MinGW-w64，而是 Clang + MinGW-w64，所以排除；
- MinGW-W64-builds，提供完整的 GCC 工具链，由个人开发者维护；
- MSYS2，提供类 Unix 命令行环境，但通过它安装的 MinGW-w64 可以生成原生的 Windows 程序；
- w64devkit，极简、便捷的 GCC 工具链；
- WinLibs，同时支持 GCC 和 Clang。
严格意义上来说，MinGW-w64 与 GCC 没有直接关系，通常我们认为的，以及本文大部分情况所说的 MinGW-w64 是完整的 GCC 工具链，这是由于 MinGW-w64 的前身 MinGW 提供完整的 GCC 工具链，而 MinGW-w64 只包含前文所述编译工具链的标准库部分。下图是官网的介绍：
为什么选择 MSYS2
在众多的工具包中，我们选择 MSYS2。MSYS2 相较于其它并不是最便捷的，并且它本身并不是我们要安装的工具链，而是一个模拟 Unix 环境的命令行工具。那么为什么选择 MSYS2 呢？
- 能够保证工具链版本是最新的，MSYS2 移植了著名 Linux 发行版 Arch Linux 上的包管理器 Pacman，而 Pacman 采用滚动更新机制；
- 我们在需要时能够按需添加其它工具，MSYS2 项目提供了一个包管理器，并且 MSYS2 项目还维护了很多工具（比如我们要安装的工具链的命令行工具部分是由 MSYS2 项目维护的）；
- 安装和更新方便，由于其使用包管理器，所以安装和更新工具包往往只需要一行命令；
- 提供类 Unix 环境，使得我们能获得更贴近 Unix 环境的使用体验。
【第一步】下载安装 MSYS2
方式一：通过 WinGet 安装（推荐）
这种方法适用于支持 WinGet 的 Windows 版本，通常是 Windows 10 及以上。
打开终端，输入以下命令：
winget install MSYS2.MSYS2等待安装完成即可。
以上命令默认会执行静默安装（安装过程中的自定义选项会自动应用默认值），如果你想要自定义安装选项，可以使用以下命令以执行交互式安装。
winget install MSYS2.MSYS2 --interactive如果你的 Windows 版本不支持 WinGet，或者你不想通过 WinGet 安装，请使用下面的方式。
方式二：通过安装包安装
你可以进入 MSYS2 官网 自行下载安装包并安装，也可以参考下面的步骤。
1、进入 MSYS2 官网：
根据自己的平台情况选择相应的下载按钮并点击它以下载安装包，然后等待下载完成。
2、运行安装包：
首先映入眼帘的是欢迎界面，直接点【Next】以开始安装流程：
之后进入安装路径选择界面。
3、指定安装路径，然后点击【Next】：
安装路径建议保持默认。如果需要修改，也请注意，路径中不要包含中文、空格等非 ASCLL 字符，这一点一直是软件开发领域的共识。如果修改了安装路径，请暂时记住它，因为一会需要用到这个路径。
然后进入开始菜单文件夹选择界面。
4、指定开始菜单文件夹，然后点击【Next】：
这一步通常都没有修改的必要，它和 MSYS2 的安装位置没有任何关系，只是相关的快捷方式被放在哪而已。
然后就正式开始安装了：
不出意外的话，一会儿之后就安装完成了：
此界面中，【Run MSYS now.】（安装过程结束后立即运行 MSYS2）根据自己情况进行选择即可，然后点击【Finish】以结束安装流程。
【第二步】安装 MinGW-w64
1、打开 MSYS2。
首次打开 MSYS2，我们先输入以下命令，以同步软件包数据库并升级所有软件包（这是包管理器常规操作）：
pacman -Syu以上命令执行过程中，出现任何询问直接回车（回车与输入 y 是等效的）即可，有可能需要重启 MSYS2 才能完成更新，重新启动后再执行一遍，确保更新完成（如果不确定就多跑几遍，直到结果出现“there is nothing to do”，如下图）。
2、安装 MinGW-w64：
MSYS2 提供了 3 种使用 GCC 的 MinGW-w64 工具链，分别是：
| 工具链 | 包名 |
|---|---|
| mingw32 | mingw-w64-i686-gcc |
| mingw64 | mingw-w64-x86_64-gcc |
| ucrt64 | mingw-w64-ucrt-x86_64-gcc |
三者区别在于生成的 Windows 程序的架构不同，或使用的 C 运行时库不同：
- mingw32 用于生成 32 位 Windows 应用程序，其它两个生成的都是 64 位；
- ucrt64 使用了较新的 C 运行时库，其它两个使用了较老的 C 运行时库。
目前最推荐使用的是 ucrt64，这里就以它为例，当然如果你有特殊需求也可以安装别的，并且可以同时安装多个。在 MSYS2 中输入以下命令安装：
pacman -S mingw-w64-ucrt-x86_64-gcc然后等待命令执行完成即可。
【第三步】配置环境变量（可选）
安装完就可以使用了，MSYS2 提供了几种开箱即用的 Shell 环境：
它们分别针对不同的 C/C++ 标准库、编译器工具链以及目标架构。比如，如果你刚才安装的是 ucrt64，那么在 MSYS2 UCRT64 环境中，gcc 等命令是直接可用的，相当于直接附带了对应工具链的 Path。
总之，使用 MSYS2 的 Shell 环境，就不需要配置环境变量。但如果你想要在其他 Shell 中使用，那么就需要针对 Windows 系统配置环境变量了，如果你熟悉，可以自行配置，或者可以参考下面的步骤。
1、找到 MinGW-w64 的安装路径
在配置环境变量前，我们要找到 MinGW-w64 的安装路径，这取决于两个因素，你的 MSYS2 的安装路径，以及你安装了哪个工具链（如果安装了多个，那么只能同时配置一个，这个很容易理解）。
1.1、首先找到 MSYS2 的安装路径，以默认的 C:\msys64 为例，在此路径下有 3 个文件夹，分别对应之前说的 3 种工具链：
1.2、选择你所安装的工具链对应的文件夹，这里以 ucrt64 为例，该文件夹下的 bin 文件夹的路径，就是我们要添加到 Path 变量中的值：
因此，我们需要在 Path 变量中添加的路径为 C:\msys64\ucrt64\bin。
2、配置 Path 环境变量
2.1、键盘按 Win + R 打开运行窗口，输入 sysdm.cpl 回车，打开系统属性窗口：
2.2、依次点击【高级】、【环境变量】，找到【系统变量】的【Path】变量，双击它：
2.3、然后点击【新建】，粘贴刚才的路径，回车：
2.4、依次点击 3 次【确定】：
最后打开一个新的终端窗口输入 gcc --version 验证一下：
后续更新
后续如果要更新 MSYS2 和 MinGW-w64，只需要在 MSYS2 中输入以下命令：
pacman -Syu等待命令执行完成即可。
