compilers

计算机只能理解一种语言，而这种语言由一组由 1 和 0 组成的指令组成。这种计算机语言被恰当地称为机器语言。对计算机的一条指令可能如下所示：

00000	10011110

如果你想计算两个数字的总和，作为机器语言程序可能指令长这样：

00000	10011110
00001	11110100
00010	10011110
00011	11010100
00100	10111111
00101	00000000

因此，还是得搞点高级语言，毕竟代码是死的，人是活的，活人就会犯错。哪个更容易检查，书写，看懂 别人的代码 显而易见。如下所示的c++代码和上面的机器语言干的活一样：

int a, b, sum;
     
cin >> a;
cin >> b;
             
sum = a + b;
cout << sum << endl;

什么是complier？

人说人话高级语言，机器只听机器语言，各种compilers, interpreters, assemblers 干的事情就是当翻译。

compiler	interpreter	assembler
把高级语言转成机器语言，一次性全转	把高级语言转成机器语言，一行一行的转	把汇编语言转成机器语言
C ，C++	Ruby，Perl，Python，PHP	汇编语言

C++被设计成一种编译型语言，也就是说c++代码一般被翻译成系统可以直接理解的机器语言，使得生成的程序非常高效。为此，需要一组工具，称为开发工具链（development toolchain），其核心是编译器（complier）及其链接器（linker）。

开发工具链

chatGPT解释开发工具链：

开发工具链（development toolchain）是一组工具和软件的集合，用于编写、编译、调试和部署软件应用程序。对于C++这样的编译型语言，开发工具链尤为重要，因为它们负责将人类可读的源代码转换为计算机可执行的机器语言。下面是开发工具链的主要组成部分：

文本编辑器：开发工具链的起点通常是文本编辑器，程序员用它来编写源代码。常见的文本编辑器包括Visual Studio Code、Sublime Text、Atom等。

编译器（Compiler）：编译器是开发工具链的核心部分，负责将高级语言（如C++）编写的源代码转换为机器语言。对于C++，常见的编译器包括GNU Compiler Collection（GCC）、Clang等。编译器将源代码文件编译成目标文件（object files），这些文件包含机器代码的二进制表示。

链接器（Linker）：链接器将编译器生成的目标文件以及任何必要的库文件连接在一起，创建一个可执行的程序。它负责解决外部符号引用、符号重定位等问题。在C++开发中，链接器起到了很重要的作用，尤其是在引入外部库、静态库和动态链接库时。常见的链接器包括GNU ld、Microsoft Link等。

调试器（Debugger）：调试器是开发过程中的关键工具，用于诊断和修复代码中的错误（bug）。它允许开发人员逐行执行代码、查看变量的值以及跟踪程序执行过程。常见的调试器包括GDB、LLDB、Visual Studio Debugger等。

构建工具（Build Tools）：构建工具用于自动化和管理项目的构建过程。它们可以处理依赖关系、编译源代码、链接目标文件，并执行其他必要的任务，以确保项目的正确构建。在C++开发中，常用的构建工具包括Make、CMake、Bazel等。

性能分析工具（Performance Profilers）：性能分析工具帮助开发人员评估程序的性能并识别性能瓶颈。它们可以提供关于CPU使用情况、内存分配情况和函数调用频率等信息。常见的性能分析工具包括Valgrind、gprof、Intel VTune等。

以上是开发工具链中的一些关键组件，它们共同构成了一个完整的开发环境，使程序员能够高效地开发、调试和优化C++应用程序。

已经有点看得云里雾里了，但是没关系。工具链 = 干活全家桶，这样是不是非常的好归类。

window下c++

red panda dev c++是一款国人开发的IDE（Integrated Development Environment，IDE），可以理解成上面1-6的全家桶软件放到一个软件里。

但是都是全家桶套餐，肯德基和麦当劳都能吃饱，但里面侧重什么还是有些不同的。👉 不同的IDE对于C++的特性会选择程序不同的部分进行实现，编译器是比较关键的区别。

dev-c++（red panda dev c++的参考软件，但是后面没继续开发了）：MinGW or TDM-GCC 作为底层编译器。

这一点在运行下方代码的时候：

保存文件到D:/libregd/c++/test.cpp，test.cpp 是文件的名字，test就是测试的意思，.cpp就是一种格式，类似word大多都叫XXXX.docx

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string x;
  	cin >> x;
  	cout << x;
}

运行（run）

tools output 得到下方的内容，（）内的内容是自己添加的

- Filename: D:/libregd/c++/test.cpp (*a.)
- Compiler Set Name: MinGW GCC 11.2.0 64-bit Debug （*b.）

Processing C++ source file: （*c.）
------------------
C++ Compiler: D:/libregd/RedPanda-Cpp/MinGW64/bin/g++.exe （*d.）
Command: g++.exe  "D:/libregd/c++/test.cpp" -o "D:/libregd/c++/test.exe" -g3 -pipe -Wall -Wextra （*e.运行了一条命令）

Compile Result:(*f. )
------------------
- Errors: 0  （*g. ）
- Warnings: 0 （*h. ）
- Output Filename: D:/libregd/c++/test.exe (*i. )
- Output Size: 166.63 KiB (*j. )
- Compilation Time: 0.374 secs (*k. )

让我们开始做一些整理：

*编号	含义
a.	文件名字不仅有文件名字，还有文件名字所处的位置
b.	编译器也有名字
c.	开始编译了
d.	编译器的地址和程序名字
e.	运行了一条命令
f.	结果，有结果说明运行成功了
g.	说明是0错误，自动帮你检查的，基于别的程序员们写好的检查规则
h.	警告0，原理同上
i.	输出了一个文件， test.exe ，和.cpp 同名，但格式不同了
j.	test.exe 的文件大小
k.	编译过程的使用时间，0.374秒

里面其实已经涵盖了很多内容了，只是乍一看感觉啥也没说。

文件路径为什么有的`/`有的`\`

Q：D:/libregd/c++ ？我在windows下的文件不都是D:\libregd\c++这样吗？（说着打开一个文件管理器，查看路路径）

A：这是一个历史遗留问题，就像手机是安卓还是苹果一样,这里说明g++.exe还是以linux的标准来做事，针对windows做了一些小小的内部一键转换。

总结

越是靠近现代的编程生态软件，越使用linux的标准。

g++ 在windows下怎么用的？

Q: Command: g++.exe "D:/libregd/c++/test.cpp" -o "D:/libregd/c++/test.exe" -g3 -pipe -Wall -Wextra 这条命令怎么理解？

A：chatGPT：

这个命令是使用GNU编译器（g++）将一个名为 "test.cpp" 的源代码文件编译成一个可执行文件，并指定输出文件名为 "test.exe"。下面是对命令中各部分的解释：

g++.exe: 这是GNU编译器的可执行文件。在Windows系统中，".exe" 扩展名表示可执行文件。

"D:/libregd/c++/test.cpp": 这是待编译的源代码文件的路径。在这个例子中，源代码文件名为 "test.cpp"，位于 "D:/libregd/c++/" 目录下。路径被双引号括起来，是因为路径中包含了空格，这样可以确保路径被正确解析。

-o "D:/libregd/c++/test.exe": 这是指定编译器生成的可执行文件的输出路径和名称。在这个例子中，可执行文件将被命名为 "test.exe" 并保存在 "D:/libregd/c++/" 目录下。同样地，路径被双引号括起来。

-g3: 这是一个编译选项，表示生成调试信息。"-g" 选项后面的数字表示调试信息的详细程度，这里的 "3" 表示生成最详细的调试信息，有助于在调试器中进行精确的源代码级别调试。

-pipe: 这是一个编译选项，告诉编译器在编译过程中使用管道来加速编译。

-Wall: 这是一个编译选项，表示开启所有警告信息。编译器将尽可能地检测代码中潜在的问题，并给出警告信息。

-Wextra: 这是一个编译选项，表示开启额外的警告信息。它会启用一些额外的警告，帮助开发者捕捉更多潜在的问题。

这个命令会将 "test.cpp" 编译成一个带有调试信息的可执行文件，并将其命名为 "test.exe"，保存在指定路径下。

Q:显而易见这是在windows下的command ，在linux下这个命令会是如何呢？

chatGPT:

在Linux下，相同的命令也可以使用，只是路径分隔符和可执行文件的扩展名会有所不同。下面是相同的命令在Linux下的写法：
g++ "D:/libregd/c++/test.cpp" -o "D:/libregd/c++/test" -g3 -pipe -Wall -Wextra
在Linux下的主要区别有：

路径分隔符不同：Linux下使用的路径分隔符是斜杠（/），而不是Windows下的反斜杠（\）。

可执行文件没有扩展名：在Linux下，可执行文件通常不包含扩展名，所以输出文件名只是 "test"，而不是 "test.exe"。

其余部分的命令格式和含义与在Windows下是相同的。

总结

看来自由度还是自己终端运行command的好。

计算机的存储容量都有哪些？

Q: Output Size: 166.63 KiB ，看起来KiB 是一种单位？能帮我科普相关的常识吗？用词简洁精要，有表格的话更好。

当谈论计算机存储容量时，常用的单位包括字节（Byte）、千字节（Kilobyte，KB）、兆字节（Megabyte，MB）、吉字节（Gigabyte，GB）等。而KiB则是其中的一种更精确的单位，表示“二进制千字节”（Kibibyte）。

下面是常见存储容量单位的表格：

单位简称等于

字节 B 1字节

千字节 KB 1,000字节 (10^3)

兆字节 MB 1,000,000字节 (10^6)

吉字节 GB 1,000,000,000字节 (10^9)

TiB TB 1,000,000,000,000字节 (10^12)

PiB PB 1,000,000,000,000,000字节 (10^15)

EiB EB 1,000,000,000,000,000,000字节 (10^18)

ZiB ZB 1,000,000,000,000,000,000,000字节 (10^21)

YiB YB 1,000,000,000,000,000,000,000,000字节 (10^24)

KiB（Kibibyte）与KB（Kilobyte）的区别在于，KB是指1000字节，而KiB是指1024字节。在计算机领域，通常会使用二进制单位（如KiB、MiB、GiB等）来更精确地表示存储容量，特别是在涉及到计算机内存、硬盘容量等方面。

单位	简称	等于
字节	B	1字节
千字节	KB	1,000字节 (10^3)
兆字节	MB	1,000,000字节 (10^6)
吉字节	GB	1,000,000,000字节 (10^9)
TiB	TB	1,000,000,000,000字节 (10^12)
PiB	PB	1,000,000,000,000,000字节 (10^15)
EiB	EB	1,000,000,000,000,000,000字节 (10^18)
ZiB	ZB	1,000,000,000,000,000,000,000字节 (10^21)
YiB	YB	1,000,000,000,000,000,000,000,000字节 (10^24)

总结

这么看Kib更符合计算机的规则了，但日常大家也就是KB啥的用一用，比较方便，符合直觉，现实生活也是10进制的嘛。

编译时间都花哪里去了

Q：Compilation Time: 0.374 secs 这个时间很短，而且我想知道过程到底干了啥？

A: chatGPT 给出的建议是需要考虑使用命令，也就是MINGW64，

你可以使用命令行工具来查看编译器的详细输出，其中可能包含编译时间的信息。具体的命令取决于你所使用的编译器。

在你的情况下，你使用的是g++编译器，你可以通过在命令行中添加 -ftime-report 选项来生成编译时间的报告。这个选项会显示编译过程中各个阶段所花费的时间。

例如，你可以这样使用命令进行编译：（test1.cpp 和上面test.cpp内容完全一样）
g++.exe test1.cpp -o test1.exe -ftime-report
编译完成后，编译器会输出详细的编译时间报告，其中包含了每个阶段的耗时信息，你可以从中找到编译过程所用的时间。

采用这个办法确实生成得到了一个新的test1.exe，而且通过在命令行里 ./test1.exe，可以运行

下面则是-ftime-report给出的内容：

| Phase                           | Time (wall) | Time (%) | Memory (sys) | Memory (%) |
|--------------------------------|-------------|----------|--------------|------------|
| Phase setup                    | 0.00        | 1%       | 1582k        | 4%         |
| Phase parsing                  | 0.21        | 86%      | 37M          | 86%        |
| Phase lang. deferred           | 0.02        | 9%       | 4042k        | 9%         |
| Phase opt and generate         | 0.01        | 4%       | 402k         | 1%         |
| Name lookup                    | 0.03        | 12%      | 1663k        | 4%         |
| Overload resolution            | 0.02        | 10%      | 2906k        | 7%         |
| Preprocessing                  | 0.04        | 17%      | 1796k        | 4%         |
| Parser (global)                | 0.04        | 15%      | 14M          | 34%        |
| Parser struct body             | 0.04        | 16%      | 6858k        | 16%        |
| Parser function body           | 0.01        | 6%       | 2362k        | 5%         |
| Parser inl. func. body         | 0.01        | 6%       | 1421k        | 3%         |
| Parser inl. meth. body         | 0.02        | 7%       | 2867k        | 6%         |
| Template instantiation         | 0.07        | 29%      | 11M          | 27%        |
| TOTAL                          | 0.24        | -        | 43M          | -          |

总结

phase parsing 对于这段代码来说，时间花最多。

g++ 指定不同参数会导致 exe文件大小区别？

通过同样的内容的cpp文件编译的，只不过一个在redpanda dev 里，一个在MINGW64 命令行里：

test.exe 167kb
test1.exe 130kb

我想知道这种区别如何导致的，结论是-g 具有很大的影响。

名称	使用的编译参数（前面都是 g++ test1.cpp -o testX.exe）	大小(kb)
test1.exe	-ftime-report	130
test2.exe	-ftime-report -finput-charset=UTF-8 -fexec-charset=gbk -g3 -pipe -Wall -Wextra	251
test3.exe	-ftime-report -g3 -pipe -Wall -Wextra	251
test4.exe	-ftime-report -g3 -pipe -Wall	251
test5.exe	-ftime-report -g3 -pipe	251
test6.exe	-ftime-report -g3	251
test7.exe	-ftime-report -g2	178
test8.exe	-ftime-report -g1	133

chatGPT:

-g 参数是用来生成调试信息的，它会将调试符号包含在可执行文件中，以便在调试程序时使用。因此，加入 -g 参数会增加可执行文件的大小。

在你的第一条命令中，你没有加入 -g 参数，因此编译器并没有生成调试信息，所以可执行文件的大小相对较小。

而在第二条命令中，你加入了 -g3 参数，它会生成更多的调试信息，因此可执行文件的大小会更大。通常，较大的调试信息对于深度调试来说很有用，但是在生产环境中，你可能会想要将这些信息删除以减小可执行文件的大小。

所以，如果你不需要进行深度调试，可以省略 -g 参数，以减小可执行文件的大小。

总结

高手用终端干活也不是没有道理，不过普通环境估计还是找个趁手的IDE就行了，初学者，我感觉啥都能凑活上。

在线Web IDE

也许windows 还是有些局限，可以使用在线的网站作为学习c++的入门来用：cpp.sh

这个网站提供了c++98，c++11，c++14，c++17，c++20，c++23作为可选的运行标准。

也可以尝试根据关键词在线c++ 获得一些别的更适合的在线可以运行c++代码的网站，比如发现了一篇几款优秀的支持C、C++在线编译器

什么叫standard（标准）？

就像iPhone 4 一路到iphone15一样，语言本身是动态发展的，就像2000年以前“牛逼”也不是一个夸人的词。

c++ 本身作为一门语言也是不断发展的。98，11，20，23，这些数字指代的是年份，那一年推出的新标准。

本笔记采用c++11作为学习的环境是因为参考的教程内容也是11年的。

参考引用

C++ Language

000 compilers