VSCode 、Cmake、C++调试教程

已于 2024-04-09 21:41:19 修改
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分类专栏： 嵌入式C/C++ 文章标签： vscode ide 编辑器
于 2023-12-09 15:32:48 首次发布
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
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版权

1. 安装

环境：Ubuntu+Nvidia GPU 、 Nvidia Jeston 系列

安装VSCode

https://code.visualstudio.com/download

VSCode插件

  1. C/C++
  2. Chinese(Simplified)（简体中文）
  3. CMake Tools
  4. Python
  5. C/C++ Extension Pack
  6. C/C++ Themes
  7. CMake
  8. isort
  9. Pylance
  10. Jupyter

2. VScode使用

一般的项目目录结构
在这里插入图片描述

2.1 调试Python代码

launch.json

点击左边的运行和调试，如果.vscode目录下没有launch.json文件，那么就点“创建launch.json”文件
在这里插入图片描述
选择Python File:
在这里插入图片描述

然后复制下面的内容进去：

{
    // 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": [
        {
            "name": "Python: Current File",
            "type": "python",
            "request": "launch",
            "program": "${file}", // 当前文件
            // "program": "demo.py", // 指定文件
            "console": "integratedTerminal",
            "justMyCode": true // false表示可以进入第三方库（如Pytorch）里进行调试
        }
    ]
}

名词解释

name对应的是调试的名字：
在这里插入图片描述
program:要调试的代码的绝对目录，一般填的是“${file}”， 也可以改成其他的文件。
justMyCode 表示是否只调试自己写的代码，改成False就可以跳到第三方库如Pytroch里面。

调试

然后进入py文件，点击左侧的调试按钮，就可以开始调试：
在这里插入图片描述
如果要切换Python解释器的路径，可以在vscode中，使用快捷键 ctrl + shift + p, 然后输入：

select interpreter

选择对应的python解释器即可。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2.2 调试C++代码

点击终端–运行生成任务–找到对应编辑器，点击右边的齿轮即可在.vscode目录下生成task.json文件。
找到编辑器位置的方法：which g++
在这里插入图片描述

task.json

用于生成可执行文件，核心是要改里面的args参数。
配置好后，在终端–运行生成任务（Ctrl+Shift+B）， 就可以在release目录下生成一个可执行文件，“-o”里面有指定输出的文件夹的文职

{
  "version": "2.0.0",
  "tasks": [
    {
      "type": "cppbuild",
      "label": "C/C++: g++ 生成活动文件",
      "command": "/usr/bin/g++", // g++的路径，通过which g++ 查看
      "args": [
        "-fdiagnostics-color=always", // 颜色
        "-g",  // 调试信息
        "-Wall", // 开启所有警告
        "-std=c++14", // c++14标准
        "${file}", // 文件本身，仅适用于C++基础知识教学，无法同时编译所有文件
        // "${fileDirname}/*.cpp", // 文件所在的文件夹路径下所有cpp文件
        "-o", // 输出
        "${workspaceFolder}/release/${fileBasenameNoExtension}" // 文件所在的文件夹路径/release/当前文件的文件名，不带后缀
      ],
      "options": {
        "cwd": "${fileDirname}" // 文件所在的文件夹路径
      },
      "problemMatcher": [
        "$gcc"
      ],
      "group": {
        "kind": "build",
        "isDefault": true
      },
      "detail": "编译器: /usr/bin/g++"
    }
  ]
}

变量解释

以：/home/Coding/Test/.vscode/tasks.json 为例

${workspaceFolder} :表示当前workspace文件夹路径，也即/home/Coding/Test

${workspaceRootFolderName}:表示workspace的文件夹名，也即Test

${file}:文件自身的绝对路径，也即/home/Coding/Test/.vscode/tasks.json

${relativeFile}:文件在workspace中的路径，也即.vscode/tasks.json

${fileBasenameNoExtension}:当前文件的文件名，不带后缀，也即tasks

${fileBasename}:当前文件的文件名，tasks.json

${fileDirname}:文件所在的文件夹路径，也即/home/Coding/Test/.vscode

${fileExtname}:当前文件的后缀，也即.json

${lineNumber}:当前文件光标所在的行号

${env:PATH}:系统中的环境变量

launch.json

用于调试（Debug）代码，如果要调试C++代码，需要在上面Python的基础上进行一些修改
不要删掉launch.json原来的内容，打开launch.json后，点击“添加配置” ，选择 C/C++(gdb)启动

在这里插入图片描述
添加配置后，需要修改的内容如下：

  1. 在setupCommands后面新增 “preLaunchTask”: “C/C++: g++ 生成活动文件” ， 其中， “C/C++: g++ 生成活动文件” 就是task.json中的 label
  2. program:对应的东西，是我们要调试的可执行程序的位置，对应的是task.json里面的"-o"。即 “${workspaceFolder}/release/ ${fileBasenameNoExtension}”
{
    // 使用 IntelliSense 了解相关属性。 
    // 悬停以查看现有属性的描述。
    // 欲了解更多信息，请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "C++调试 (gdb) 启动",
            "type": "cppdbg", // C++调试
            "request": "launch",
            "program": "${workspaceFolder}/release/${fileBasenameNoExtension}",  // 文件所在的文件夹路径/release/当前文件的文件名，不带后缀
            "args": [],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${fileDirname}", // 文件所在的文件夹路径
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "MIMode": "gdb",
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "为 gdb 启用整齐打印",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                },
                {
                    "description":  "将反汇编风格设置为 Intel",
                    "text": "-gdb-set disassembly-flavor intel",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ],
            "preLaunchTask": "C/C++: g++ 生成活动文件" // tasks.json的label
        },
        {
            "name": "Python: Current File",
            "type": "python",
            "request": "launch",
            "program": "${file}", // 当前文件
            // "program": "demo.py", // 指定文件
            "console": "integratedTerminal",
            "justMyCode": true // false表示可以进入第三方库（如Pytorch）里进行调试
        }
    ]
}

调试

调试按钮中，选择C++调试的名字，然后点击绿色调试按钮。
在这里插入图片描述

3. Cmake的使用

为什么使用Cmake?
答：引用外部库如gflags，需要在命令行添加很多参数，很麻烦

在这里插入图片描述

3.1 安装Cmake

sudo apt install cmake -y

或者编译安装（推荐，可以指定版本）

# 以v3.25.1版本为例
git clone -b v3.25.1 https://github.com/Kitware/CMake.git 
cd CMake
# 你使用`--prefix`来指定安装路径，或者去掉`--prefix`,安装在默认路径。
./bootstrap --prefix=<安装路径> && make && sudo make install

# 验证
cmake --version

3.2 使用示例

3.2.1 命令行运行

# 第一步：配置，-S 指定源码目录，-B 指定构建目录
cmake -S . -B build 
# 第二步：生成，--build 指定构建目录
cmake --build build
# 运行
./build/first_cmake

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3.2.2 Cmake-tools 插件运行

先把build文件夹删掉，启用Cmake-tools插件
在这里插入图片描述
然后点击左侧的Cmake-tools图标，点击重新配置项目，然后随便选一个编辑器。
在这里插入图片描述
然后在生成那里，点击最右侧的生成按钮即可生成build文件和可执行文件。
在这里插入图片描述
./ 运行可执行文件。
在这里插入图片描述

3.3 语法基础

在这里插入图片描述

a.指定版本

# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# first_cmake是项目名称，VERSION是版本号，DESCRIPTION是项目描述，LANGUAGES是项目语言
project(first_cmake 
        VERSION 1.0.0 
        DESCRIPTION "项目描述"
        LANGUAGES CXX) 

# 添加一个可执行程序，first_cmake是可执行程序名称，main.cpp是源文件
add_executable(first_cmake main.cpp)

命令cmake_minimum_required来指定当前工程所使用的CMake版本，不区分大小写的，通常用小写。VERSION是这个函数的一个特殊关键字，版本的值在关键字之后。CMake中的命令大多和cmake_minimum_required相似，不区分大小写，并有很多关键字来引导命令的参数输入（类似函数传参）。

b.设置项目

project(ProjectName 
        VERSION 1.0.0 
        DESCRIPTION "项目描述"
        LANGUAGES CXX)

在CMakeLists.txt的开头，都会使用project来指定本项目的名称、版本、介绍、与使用的语言。在project中，第一个ProjectName（例子中用的是first_cmake）不需要参数，其他关键字都有参数。

c.添加可执行目标文件

add_executable(first_cmake main.cpp)

add_executable用于生成可执行文件。

这里我们用到add_executable，其中第一个参数是最终生成的可执行文件名以及在CMake中定义的Target名。我们可以在CMake中继续使用Target的名字为Target的编译设置新的属性和行为。命令中第一个参数后面的参数都是编译目标所使用到的源文件。

d.生成静态库

目录结构：accound_dir是我们要生成静态库的目录。test_account是要链接静态库的目录。
在这里插入图片描述

这里我们用到add_library,和add_executable一样，Account为最终生成的库文件名（lib库名称.a），第二个参数是用于指定链接库为动态链接库（SHARED）还是静态链接库（STATIC），后面的参数是需要用到的源文件。

进入account_dir，执行编译命令，可以生成build目录以及静态库 libAccount.a
在这里插入图片描述
这里我们只需要libAccount.a 文件，所以把build目录下其他文件删掉。
在这里插入图片描述

e.链接静态库

先看一下代码
在这里插入图片描述
CMakeList.txt

# test_account/CMakeLists.txt

# 最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 项目名称
project(test_account)

# 添加执行文件
add_executable(test_account test_account.cpp)

# 添加头文件.h文件目录，如果不添加，找不到头文件
target_include_directories(test_account PUBLIC "../account_dir")
# 添加静态库库文件目录，如果不添加，找不到库文件
target_link_directories(test_account PUBLIC "../account_dir/build")
# 添加目标链接库，Account的名字和accound_dir/CMakeList.txt中的add_library中的名字一样
target_link_libraries(test_account PRIVATE Account)

我们通过add_library和add_executable定义了Target，我们可以通过Target的名称为其添加属性，例如：

  • 通过target_include_directories，我们给test_account添加了头文件引用路径"…/account_dir"。上面的关键词PUBLIC,PRIVATE用于说明目标属性的作用范围，更多介绍参考下节。
  • 通过target_link_libraries，将前面生成的静态库libAccount.a链接给对象test_account，但此时还没指定库文件的目录，CMake无法定位库文件
  • 再通过target_link_directories，添加库文件的目录即可。

注：如果不链接静态库的话会报错：
在这里插入图片描述

编译运行结果：
在这里插入图片描述

程序执行顺序为：main() --> Account的构造函数–>Account的析构函数

f.生成动态库

改成SHARED即可，静态库的全名是libAcoocun.so，静态库是 .a
在这里插入图片描述
编译account_dir:
在这里插入图片描述
同样的只留下.so文件
在这里插入图片描述

g.链接动态库

test_account下的cmakelist不做更改
在这里插入图片描述可以使用ldd查看可执行文件所依赖的文件：
在这里插入图片描述

h.把两个cmakelist.txt合并到一起

合并到一起，一次性编译：

#6.build_together/CMakeLists.txt`

# 最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 项目信息
project(test_account)

# 添加动态库
add_library(Account SHARED "./account_dir/Account.cpp" "./account_dir/Account.h")

# 添加可执行文件
add_executable(test_account "./test_account/test_account.cpp")

# 添加头文件
target_include_directories(test_account PUBLIC "./account_dir")
# 添加链接库
target_link_libraries(test_account Account)

在这里插入图片描述

i. 全部编译

# 最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 项目信息
project(opencv_basic_input_output)


# 添加opencv库
find_package(OpenCV REQUIRED)

# 添加gflags库
find_package(gflags REQUIRED)

# 添加头文件（两个target都需要）
include_directories(${OpenCV_INCLUDE_DIRS} ${gflags_INCLUDE_DIRS})
link_libraries(${OpenCV_LIBS} ${gflags_LIBRARIES})

# 将src目录下的所有cpp文件编译成对应的可执行文件
# 例如：src/1_read_image.cpp -> 1_read_image
# 列出src目录下的所有cpp文件，存入SRC_FILES变量，它是一个列表，GLOBAL_RECURSE表示递归查找
file(GLOB_RECURSE SRC_FILES src/*.cpp)
message(STATUS "SRC_FILES: ${SRC_FILES}")

# 遍历SRC_FILES列表，对每个文件编译成一个可执行文件
foreach(SRC_FILE ${SRC_FILES})
    # 获取文件名，不包含后缀，存入TARGET_NAME变量，NAME_WLE：File name with neither the directory nor the last extension
    get_filename_component(TARGET_NAME ${SRC_FILE} NAME_WLE) 
    # 添加可执行文件
    add_executable(${TARGET_NAME} ${SRC_FILE})
endforeach()

#[[
cmake -S . -B build 
cmake --build build 
]]

3.4 CMake 中的 PUBLIC、PRIVATE、INTERFACE

在这里插入图片描述
举例：

# 创建库
add_library(C c.cpp)
add_library(D d.cpp)
add_library(B b.cpp)

# C是B的PUBLIC依赖项
target_link_libraries(B PUBLIC C)
# D是B的PRIVATE依赖项
target_link_libraries(B PRIVATE D)

# 添加可执行文件
add_executable(A a.cpp)

# 将B链接到A
target_link_libraries(A B)

因为C是B的PUBLIC依赖项，所以C会传播到A
因为D是B的PRIVATE依赖性，所以D不会传播到A

3.4 CMake 中的 变量

像其他编程语言一样，我们应该将CMake理解为一门编程语言。我们也需要设定变量来储存我们的选项，信息。有时候我们通过变量来判断我们在什么平台上，通过变量来判断我们需要编译哪些Target，也通过变量来决定添加哪些依赖。

设置变量

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

变量缓存

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
可以通过在命令行接收新的变量缓存的名字
在这里插入图片描述

内置变量

在这里插入图片描述
信息变量：
在这里插入图片描述
动态库变量：
设置为ON时，编译生成动态库.so文件
在这里插入图片描述
如果改成OFF，则生成的是.a静态库
在这里插入图片描述

描述系统的变量
在这里插入图片描述

3.5 include引入其他代码

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

3.6 if 条件分支

if(variable)
    # 为true的常量：ON、YES、TRUE、Y、1、非0数字
else()
    # 为false的常量：OFF、NO、FALSE、N、0、空字符串、NOTFOUND
endif()

可以和条件一起使用的关键词有

NOT, TARGET, EXISTS (file), DEFINED等
STREQUAL, AND, OR, MATCHES (regular expression), VERSION_LESS, VERSION_LESS_EQUAL等

在这里插入图片描述

3.7 函数和宏

# 定义一个宏，宏名为my_macro，没有参数
macro(my_macro)
    message("宏内部的信息")
    set(macro_var "宏内部变量test")
endmacro(my_macro)

# 定义一个函数，函数名为second_func，有两个参数
function(second_func arg1 arg2)
    message("第一个参数：${arg1}, 第二个参数：${arg2}")
endfunction(second_func)

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
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3.8 发布安装

当需要发布项目时你需要指定项目文件的安装路径。下面的代码片段中，使用install安装demo_test，并分别将可执行文件安装在bin中，动态链接库和静态链接库都安装在lib，公共头文件安装在include。这里的路径都将添加${CMAKE_INSTALL_PREFIX}作为前缀（如果不设置CMAKE_INSTALL_PREFIX，则会安装到/usr/local 目录下）。实现安装的功能在你需要发布你项目给其他人使用时，非常有用。

# 设置安装
install(TARGETS demo_test
        RUNTIME DESTINATION bin # 可执行文件
        LIBRARY DESTINATION lib # 动态库
        ARCHIVE DESTINATION lib # 静态库
        PUBLIC_HEADER DESTINATION include # 公共头文件
)

在这里插入图片描述
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3.9 find package

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
如果是自己的cmake文件，需要设置cmake搜索目录

在这里插入图片描述
设置库目录，用于自定义
在这里插入图片描述
通过缓存变量，设置dlib的安装路径

在这里插入图片描述

3.10 OpenCV示例

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05-14
### CMake与VSCode在Windows环境下的配置教程 #### 1. 安装必要的工具和软件 为了在Windows环境下使用VSCode配合CMake开发C/C++项目，需要先安装以下必要组件： - **Visual Studio Code**: 下载并安装最新版本的VSCode。 - **CMake**: 访问[CMake官网](https://cmake.org/download/)下载适合Windows系统的版本，并完成安装。 - **MinGW 或 MSYS2**: 提供编译器支持。可以通过MSYS2安装GCC等工具链[^4]。 #### 2. 配置VSCode扩展 打开VSCode后，在扩展市场中搜索并安装以下插件： - **C/C++ Extension Pack**: 提供IntelliSense、调试功能以及代码导航等功能。 - **CMake Tools**: 支持CMake项目的构建和管理。 #### 3. 创建工作区结构 创建一个新的文件夹作为项目根目录，例如`my_project`，并在其中建立以下子目录： ```plaintext my_project/ ├── src/ # 存放源码文件 ├── build/ # 构建输出目录 └── CMakeLists.txt # 主CMake脚本 ``` #### 4. 编写 `CMakeLists.txt` 在项目根目录下编写一个简单的 `CMakeLists.txt` 文件，用于定义如何构建项目。以下是基本模板： ```cmake cmake_minimum_required(VERSION 3.10) project(MyProject LANGUAGES CXX) set(CMAKE_CXX_STANDARD 17) set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED True) add_executable(my_app main.cpp) ``` #### 5. 配置 VSCode 的任务设置 (`tasks.json`) 通过修改 `.vscode/tasks.json` 来指定构建流程。以下是一个典型的配置示例： ```json { "version": "2.0.0", "tasks": [ { "label": "build", "dependsOn": ["cmake", "make"], "group": "build" }, { "label": "cmake", "type": "shell", "command": "cmake", "args": [ "-G", "MinGW Makefiles", ".." ], "options": { "cwd": "${workspaceFolder}/build" } }, { "label": "make", "type": "shell", "command": "mingw32-make.exe", "args": [], "options": { "cwd": "${workspaceFolder}/build" } } ] } ``` > 如果遇到错误提示找不到编译器，请确认已将MinGW的路径添加到系统环境变量中[^4]。 #### 6. 设置调试配置 (`launch.json`) 编辑 `.vscode/launch.json` 文件以启用调试模式。以下是一份基础配置： ```json { "version": "0.2.0", "configurations": [ { "name": "(gdb) Launch", "type": "cppdbg", "request": "launch", "program": "${workspaceFolder}/build/my_app.exe", "args": [], "stopAtEntry": false, "cwd": "${workspaceFolder}", "environment": [], "externalConsole": true, "MIMode": "gdb", "miDebuggerPath": "C:/path/to/mingw/bin/gdb.exe", "setupCommands": [ { "description": "Enable pretty-printing for gdb", "text": "-enable-pretty-printing", "ignoreFailures": true } ], "preLaunchTask": "build" } ] } ``` #### 7. 测试整个流程 按照以下顺序测试完整的构建过程： 1. 使用快捷键 `Ctrl+Shift+B` 触发构建任务。 2. 启动调试会话验证程序是否正常运行。 --- ### 注意事项 - 若发现CMake未识别正确的生成器（如默认选择了NMake而非MinGW），需手动指定 `-G "MinGW MakeFiles"` 参数[^4]。 - 确保所有外部工具（如gcc、gdb）均已在PATH环境中注册；否则可能导致命令不可用的情况发生。
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