MinGW-w64 和 MSYS2 笔记

贡献者： addis

1. 不同工具的比较

• MSYS 和 WSL，Cygwin 等的对比
• 无论是 MinGW 还是 MSYS，二进制可执行文件都是 Windows 原生的 exe/dll 等文件。MinGW 工具链可以使用 Windows.h 调用 Windows API，在 Linux 上无法运行。
• WSL1/2 的可执行文件都是 Linux 的 ELF 文件，可以直接在 Linux 系统上运行，调用 Unix API（WSL1 相当于 Linux 和 Windows 之间的二进制兼容层，WSL2 是彻底的虚拟机），不能直接在 Windows 运行。
• 所以选用哪个取决于你开发出来的软件最终要在 Windows 系统还是 Linux 系统或 WSL 上跑。
• MinGW 加 MSYS 相当于一个轻量级的 Cygwin，后者编译的软件需要链接到 cygwin1.dll，它可以把对 Unix API 的调用转换成对 Windows API 的调用（但应该不在二进制层面）。

POSIX API 是什么？

• 文件系统: Functions for creating, reading, writing, and closing files, as well as manipulating directories.
• 进程管理: Capabilities for process creation, execution, and synchronization, including fork, exec, and various forms of inter-process communication (IPC) like pipes and message queues.
• 线程管理: Standards for multithreading support, including thread creation, synchronization primitives like mutexes, and condition variables.
• 网络接口: APIs for socket-based communication, allowing for the implementation of client-server models and network communication.
• System Calls: Standardized system calls for resource management, including memory allocation and device control.

2. MinGW (Minimalist GNU for Windows)

• MinGW 只是在 Windows 上提供 GCC 和 GDB 等工具，不包括 bash shell，cat, echo 等命令。MSYS 提供 bash shell 和 cat, echo 等命令但本身不提供编译器。所以二者通常一起使用。建议直接安装 MSYS，然后用 pacman 安装 MinGW 的 gcc 编译器等。
• MinGW 仅支持 32-bit 程序，现在一般用 MinGW-w64，既支持 32 也支持 64-bit
• 一个教程。
• MSYS2 是一个 windows 上的 bash shell 调用 MinGW-W64 来实现编译。MSYS 最早是 Cygwin 的一个分支。
• 双击 mingw64.exe 即可打开 mingw 命令行。mingw64.exe 所在的目录就是命令行的根目录。
• 可以检查 g++ 的版本。
• 用 g++ 编译程序以后，会出现 a.exe 而不是 a.out。这个执行文件是可以双击执行的，但是运行完会马上退出。可以在程序最后用 getchar()。也可以打开一个 cmd 命令行然后运行 a.exe。当然在 mingw64 的命令行也可以执行。另外执行时 .exe 拓展名可以省略。
• mingw 不能使用 apt 或类似的包管理软件，一切库都要自己手动编译。或者用 MinGW instellation 安装 32-bit 版本。MSYS 上可以用 pacman。
• MinGW instellation manager 是一个 GUI 界面，可以下载安装编译好的 mingw 程序。例如安装 mingw32-make，安装以后就和 make 的用法一样。注意该 manager 并不是一个通用的包管理软件，里面的包基本还是围绕 GCC 的。
• c 盘的目录为 /c
• 如果创建 symlink 会直接复制文件（夹）而不是真的 link。
• g++ 中定义的宏有 __GNUC__，__MINGW32__，__MINGW64__
• 编译动态链接库的方法和 linux 中一样，同样支持用 ldd 查看动态程序的库依赖（dll 和 so 拓展名都会搜索到，但建议用 dll，让其他 windows 程序也可以使用）。

  g++ -shared -o lib0.dll lib0.o
  g++ -shared -o lib1.dll lib1.o -L . -l 0
  g++ -c main.cpp
  g++ -o main.x main.o -l1 -L./ -Wl,-rpath,./
  

• MinGW 中（也就是 Windows 中），LD_LIBRARY_PATH 变量是没用的，直接添加到 PATH 就可以在其中的路径下自动搜索 dll

3. MSYS2

• 官网
• MSYS2 使用 pacman 进行包管理，和 Arch linux 一样。
• 安装后无需另外安装 MinGW，直接用 pacman 就可以安装 mingw 版的 g++ 等编译工具。
• 所有可用的包在这里查找。名字一般和 apt 命令中的不一样。
• 这个页面里面有 4 种 Repository：Clang、UCRT、MinGW、MSYS（例如 gcc 编译器有这些不同 repo 的版本）我们稍后讨论。现在可以先安装 MinGW 版本的。
• 根目录在 C:\msys64\，和 mingw 一样可以用 /c 访问 C 盘。
• 安装 gcc：pacman -S mingw-w64-x86_64-gcc（UCRT 版的是 mingw-w64-ucrt-x86_64-gcc，MSYS 版的是 gcc）。
• 安装目录是 /mingw64/bin，要把它默认添加到 PATH，用 echo 'export PATH=$PATH:/mingw64/bin' >> ~/.bashrc; source ~/.bashrc
• 现在应该就可以 g++ --version 查看版本，愉快编译程序了。
• 用 g++ 编译时，宏 __MSYS__ 有定义，而 __MINGW32__ 和 __MINGW64__ 没定义。
• （看起来好像用处不大可以先不装）pacman -S base-devel 包含 binutils bison diffstat diffutils dos2unix flex m4 make patch pkgconf texinfo texinfo-tex base-devel
• 现在可以写一个简单的 c++ 程序并编译，默认可执行文件是 a.exe。直接在 MSYS2 中运行没问题，但是如果在 Windows 中双击就会找不到 dll。
• 这时可以在 MSYS2 中用 ldd a.exe 看看需要什么动态库。其中 /c/WINDOWS/SYSTEM32 类似的目录不需要管，因为它们已经在 PATH 中且是 Windows 系统提供的。
• 如果你装的是 UCRT 版本的 gcc，那额外 dll 将会在 /ucrt64/bin/ 中（也就是 C:\msys64\ucrt64\bin\ 中）。UCRT 是 Windows 的 Unified C Runtime。
• 如果你装的是 MinGW 非 UCRT 版本的 gcc，那额外依赖的 dll 是 /mingw64/bin/ 中的 libgcc_s_seh-1.dll libstdc++-6.dll libwinpthread-1.dll
• 解决 Windows 找不到 dll 的一个简单的方法就是把额外需要的依赖库文件直接拷贝到和 exe 同一个目录中。
• 如果 .dll 文件的目录中有同名的 .dll.a 文件，那么编译器会链接后者的符号
• 双击 exe 成功运行后，窗口会迅速闪退，在 main() 函数退出前用一个 getchar(); 即可实现任意键退出。
• 是否可以在编译时使用 rpath 把依赖库的相对目录直接写进 exe 中（这样就可以把库放到子文件夹）？GPT 说这是不行的。要么修改系统路径，要么创建一个 XML 文件指定依赖路径，命名为 可执行文件名.exe.manifest，和 exe 文件放在一起即可（详见）。
• 如果程序中使用了 system()，那么当它在 MSYS2 命令行中运行时可以调用 Unix 命令例如 mkdir，但双击运行时调用的应该是 cmd。

MSYS 的 Clang、UCRT、MinGW、MSYS 仓库

• MinGW 仓库是最经典最成熟历史最久的仓库，编译出的 exe 只依赖于 Windows 提供的 dll
• Clang 类似于 MinGW 但用的不是 gcc 编译器而是 clang
• UCRT 仓库更现代兼容更多新的 Windows API，例如 Windows 10 或以上的，但生成的 exe 依赖于额外的 ucrt dll。
• MSYS 版本编译出的 exe 运行时依赖于 Unix 兼容层 dll，不能直接发布。Windows 原生软件，通途有点类似于 WSL。

4. MinTTY

• MinTTY 是 MinGW 和 MSYS2 默认的命令行窗口，Git Bash 用的也是这个。
• Ctrl+Ins 复制，Shift+Ins 粘贴。
• Ctrl+= 放大 Ctrl+- 缩小。滚轮也可以。
• Alt+F3 搜索