MSVC编译环境介绍

MSVC 是 windows 比较早期的编译工具链,这个工具链主要有 两个软件, cl.exe (编译器) 跟 link.exe(链接器)。

这两个 软件 通常集成在 vs2019 里面。点击 vs2019 菜单栏 Tool → Get Toole and Feature ,如下:

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安装上 MSVC 之后,需要找到 x64 Native Tools Command Prompt for VS 2019,这个是 vs2019 的CMD,用这个 CMD 启动命令行会有 vs2019 的环境变量。

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打开后,可以使用 where 查询 cl.exe 跟 link.exe 的位置。如下:

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下面就来使用一下 cl 跟 link 来编译 C 代码,其实这两个软件 跟 之前在 Linux 环境用 gcc 是类似的。都是单个文件编译,把 C程序 编译成 字节码,然后用链接器把多个字节码文件链接在一起。

还是以 之前的单文件项目 c-single 为例,hello.c 代码如下:

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("hello ffmpeg \r\n");
    return 0;
}

我在 D 盘 创建了 c-single 文件夹,把 hello.c 放在里面。然后在 vs2019 的CMD 里面使用 cl.exe 编译这个文件。如下:

cl.exe /c /Fohello.obj hello.c

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上面命令中的 /c 跟 linux gcc 的 -c 一样,都是只编译,不进行链接操作。cl.exe 的选项 习惯都是 / 开头的,而 gcc 的选项是 以 - 开头。

目前 cl.exe 也支持 -c 的写法。

/Fo 这个选项是指定输出的 目标文件名。

Windows 平台编译过程通常会遇到 有 3种 后缀的文件。

1,.obj 后缀,这是目标文件。

2,.lib 后缀,这个是静态库,或者是 动态库的 import 库。

3,.dll 后缀,动态库。

Windows 的动态库跟 Linux 的动态库不太一样,Linux 是把所有信息都放在 so 文件里面,而 Windows 把 import 导入信息单独放在 lib 文件来 让编译阶段能找到关联关系,实现隐式调用动态库。

因此,Windows 的dll 动态库,在编译以及链接阶段 都不需要使用,只有程序运行的时候才需要。编译以及链接阶段需要用到动态库的 import 库即可。

而 Linux 的 so 动态库,我们在编译的时候要指定so文件,运行的时候也要指定so文件,因为他所有信息都放在一起了。


无论是 .obj,.lib,.dll 其实他们的文件格式都是 COFF 格式。而Windows的 PE 格式 跟 Linux 的ELF 格式 都是基于 COFF 格式发展来的。

exe 文件就是 PE 格式。PE 跟 ELF 有很多相似之处,都是基于段的结构。


我们已经编译出来 hello.obj 目标文件了,怎么查看里面的内容呢?Windows 提供了 跟 Linux 的 objdump 类似的工具 dumpbin

我们查看一下 hello.obj 里面的汇编代码,命令如下:

dumpbin /DISASM hello.obj

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从上图可以看到,printf 的地址也是没有修正的。

不过 dumpbin 是命令行工具,对于初学者还是不太优好,这里推荐 PEview 跟 HxD 来查看 PE/COFF 文件。

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回到 本文主题,hello.obj 已经出来了,下面就到 链接阶段,因为 hello.c 是 C 程序,所以跟 Linux 类似,需要链接 C运行时库。命令如下:

link.exe /DEBUG /OUT:hello.exe hello.obj

/OUT: 是指定输出文件名。

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我们想知道 这个 hello.exe 链接的 C运行时是动态的还是静态的,可以使用 dumpbin 命令来查看,如下:

提醒: Dependencies 工具查看动态库依赖不太准,还是用 dumpbin 靠谱。

dumpbin /dependents hello.exe

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在 Windows 平台, C运行时库是 libcmt.lib (静态库) 跟 msvcrt.dll (动态库),因为上图没出现 msvcrt.dll ,所以 hello.exe 默认是静态链接 C运行时库。


那么有什么方法 可以让 hello.exe 动态链接 C运行时库呢?使用 /MD 选项即可。如下:

cl.exe /c /MD /Fohello-md.obj hello.c
link.exe /DEBUG /OUT:hello-md.exe hello-md.obj
dumpbin /dependents hello-md.exe

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Windows 指定 动态还是静态,是在编译阶段指定的,编译阶段指定之后会保存 链接信息进 obj 文件的 .drectv 段,然后 链接阶段就会取这些信息。如下:

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如果要静态链接 C运行时库,可以使用 /MT ,这个是默认值。


扩展知识:hello.c 的代码其实也是跨平台的,linux 跟 windows 都可以编译,不需要改动源代码。大家可能经常听说 C++ 的跨平台比较好,但实际上,C语言的很多语法函数,目前也是可以跨平台使用的。

任何一门技术,刚出来的时候,都是混乱的,包括C语言。20世纪70年代C语言变得非常流行时,许多大学、公司和组织都自发地编写自己的C语言变种和基础函数库,因此当到了80年代时,C语言已经出现了大量的变种和多种不同的基础函数库,这对代码迁移等方面造成了巨大的障碍。

因此 美国国家标准协会 成立了一个委员会,建立了 ANSI C 标准,也就是后来的 C89 标准。标准定义了 C运行时库的一些行为。

printf 这个函数 是C运行时库里面的函数,C 运行时库屏蔽了不同的 系统实现,提供统一的函数给上层用,例如 windows 下的 printf 的内部实现 其实是跟 Linux 的 printf 不太一样的。windows 调的是 win32 API 函数。

参考资料:

1,《link 链接器选项》


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