在macOS上使用VS Code和Clang配置C++开发环境

本文基于VS Code官方文档，详细介绍如何在macOS系统下配置Clang/LLVM编译器与VS Code的C++开发环境。通过本文，你将学会如何搭建开发环境、创建并调试C++程序，适合C++初学者和需要在macOS上进行C++开发的开发者。

前提条件

在开始配置前，请确保你的系统已满足以下要求：

安装Visual Studio Code ：从VS Code官网下载并安装最新版本
安装C++扩展：打开VS Code后，在扩展面板（⇧⌘X）中搜索"C++"并安装Microsoft官方的C/C++扩展

验证Clang安装：macOS通常预装了Clang编译器，可通过终端验证：

bash 复制代码

clang --version

如果未安装Clang，终端会提示安装命令行开发者工具，或直接运行：

bash 复制代码

xcode-select --install

创建Hello World项目

1. 初始化项目文件夹

打开终端，执行以下命令创建项目目录并在VS Code中打开：

bash 复制代码

mkdir projects
cd projects
mkdir helloworld
cd helloworld
code .

code .命令会在当前目录启动VS Code，该目录将作为你的工作区。

2. 创建源代码文件

在VS Code的文件资源管理器（⇧⌘E）中：

点击"新建文件"按钮

命名为helloworld.cpp
粘贴以下代码：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std;

int main()
{
    vector<string> msg {"Hello", "C++", "World", "from", "VS Code", "and the C++ extension!"};
    
    for (const string& word : msg)
    {
        cout << word << " ";
    }
    cout << endl;
}

按⌘S保存文件。注意你的文件会显示在VS Code的文件资源管理器视图中：

建议启用自动保存功能（文件 > 自动保存）以避免丢失代码。

探索IntelliSense功能

IntelliSense是帮助你更快更高效编码的工具，提供代码补全、参数信息、快速信息和成员列表等功能。

要查看IntelliSense的实际效果，将鼠标悬停在vector或string上查看其类型信息。当你在第10行输入msg.时，可以看到IntelliSense生成的推荐成员函数列表：

你可以按Tab键插入选中的成员。添加开括号时，会显示函数所需参数的信息。

如果IntelliSense尚未配置，打开命令面板（⇧⌘P）并输入"Select IntelliSense Configuration"，从编译器下拉列表中选择Use clang++进行配置。

运行helloworld.cpp

确保helloworld.cpp是活动文件，点击编辑器右上角的播放按钮：

从系统检测到的编译器列表中选择"C/C++: clang++ build and debug active file"：

首次运行helloworld.cpp时才会要求选择编译器，此编译器将作为tasks.json文件中的"默认"编译器。

构建成功后，程序输出将显示在集成调试控制台中：

恭喜！你已在VS Code中成功运行第一个C++程序！

理解tasks.json

首次运行程序时，C++扩展会在项目的.vscode文件夹中创建tasks.json，用于存储构建配置。

macOS上的tasks.json示例：

json 复制代码

{
  "tasks": [
    {
      "type": "cppbuild",
      "label": "C/C++: clang++ build active file",
      "command": "/usr/bin/clang++",
      "args": [
        "-fcolor-diagnostics",
        "-fansi-escape-codes",
        "-g",
        "${file}",
        "-o",
        "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}"
      ],
      "options": {
        "cwd": "${fileDirname}"
      },
      "problemMatcher": ["$gcc"],
      "group": {
        "kind": "build",
        "isDefault": true
      },
      "detail": "Task generated by Debugger."
    }
  ],
  "version": "2.0.0"
}

关键设置说明：

command: 指定要运行的程序（此处为clang++）
args: 传递给clang++的命令行参数，按编译器期望的顺序指定
label: 任务列表中显示的名称，可根据个人偏好设置
detail: 任务列表中任务的描述，可更新以区分相似任务
problemMatcher: 用于在编译器输出中查找错误和警告的输出解析器

从现在开始，播放按钮将始终从tasks.json读取构建和运行程序的方式。你可以在tasks.json中定义多个构建任务，标记为默认的任务将被播放按钮使用。

调试helloworld.cpp

设置断点并开始调试

返回helloworld.cpp使其成为活动文件，通过点击编辑器边距或在当前行使用F9设置断点：

从播放按钮旁边的下拉菜单中选择"Debug C/C++ File"：

从系统检测到的编译器列表中选择"C/C++: clang++ build and debug active file"（首次运行或调试helloworld.cpp时才会要求选择）：

你将看到任务执行并在终端窗口中打印输出：

播放按钮有两种模式："Run C/C++ File"和"Debug C/C++ File"，默认为上次使用的模式。如果播放按钮上显示调试图标，可直接点击进行调试。

探索调试器

开始单步执行代码前，注意用户界面的几个变化：

集成终端出现在源代码编辑器底部，调试控制台选项卡显示调试器运行的输出
编辑器高亮显示开始调试前设置断点的行：

活动栏中的"运行和调试"视图显示调试信息
代码编辑器顶部出现调试控制面板，可通过抓住左侧的点在屏幕上移动：

单步执行代码

现在准备开始单步执行代码：

选择调试控制面板中的"单步跳过"图标，使for (const string& word : msg)语句高亮显示：

"单步跳过"命令会跳过创建和初始化msg变量时vector和string类中的所有内部函数调用。注意"变量"窗口中的变化，msg的内容现在可见，因为该语句已完成。

再次按"单步跳过"前进到下一条语句（跳过初始化循环执行的所有内部代码），现在"变量"窗口显示循环变量的信息。

再次按"单步跳过"执行cout语句。

如果愿意，可以继续按"单步跳过"直到向量中的所有单词都打印到控制台。如果好奇，可以按"单步进入"按钮单步执行C++标准库的源代码！

设置监视

你可能希望跟踪程序执行时变量的值，可以通过设置变量监视来实现。

在"监视"窗口中，选择加号并在文本框中输入word（循环变量的名称）。单步执行循环时查看"监视"窗口：

注意：只有当程序执行在变量的作用域内时，才能看到监视变量的值。例如，循环变量只有在程序执行循环时才可用。

你还可以在程序暂停时将鼠标悬停在任何变量上快速查看其值：

使用launch.json自定义调试

使用播放按钮或F5调试时，C++扩展会动态创建调试配置。

在某些情况下，你可能需要自定义调试配置，例如指定运行时传递给程序的参数。你可以在launch.json文件中定义自定义调试配置。

要创建launch.json，从播放按钮下拉菜单中选择"Add Debug Configuration"：

然后会看到各种预定义调试配置的下拉列表，选择"C/C++: clang++ build and debug active file"。

VS Code会创建launch.json文件，内容如下：

json 复制代码

{
  "configurations": [
    {
      "name": "C/C++: clang++ build and debug active file",
      "type": "cppdbg",
      "request": "launch",
      "program": "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}",
      "args": [],
      "stopAtEntry": false,
      "cwd": "${fileDirname}",
      "environment": [],
      "externalConsole": false,
      "MIMode": "lldb",
      "preLaunchTask": "C/C++: clang++ build active file"
    }
  ],
  "version": "2.0.0"
}

program设置指定要调试的程序，此处设置为活动文件文件夹（${fileDirname}）和活动文件名（${fileBasenameNoExtension}），如果helloworld.cpp是活动文件，则为helloworld。args属性是运行时传递给程序的参数数组。

默认情况下，C++扩展不会在源代码中添加任何断点，stopAtEntry值设置为false。将stopAtEntry值更改为true可使调试器在启动调试时在main方法处停止。

确保preLaunchTask值与tasks.json文件中构建任务的label匹配。

从现在开始，播放按钮和F5将在启动程序进行调试时读取launch.json文件。

添加其他C/C++设置

要更全面地控制C/C++扩展，可以创建c_cpp_properties.json文件，允许你更改编译器路径、包含路径、编译所用的C++标准（如C++17）等设置。

从命令面板（⇧⌘P）运行命令"C/C++: Edit Configurations (UI)"，打开C/C++配置UI：

这将打开C/C++配置页面：

Visual Studio Code将这些设置放在/.vscode/c_cpp_properties.json中，直接打开该文件，内容如下：

json 复制代码

{
  "configurations": [
    {
      "name": "Mac",
      "includePath": ["${workspaceFolder}/**"],
      "defines": [],
      "macFrameworkPath": [
        "/Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX.sdk/System/Library/Frameworks"
      ],
      "compilerPath": "/usr/bin/clang",
      "cStandard": "c11",
      "cppStandard": "c++17",
      "intelliSenseMode": "macos-clang-arm64"
    }
  ],
  "version": 4
}

只有当程序包含不在工作区或标准库路径中的头文件时，才需要修改"Include path"设置。

常见问题及解决方法

编译器和链接错误

最常见的错误（如undefined _main或attempting to link with file built for unknown-unsupported file format等）发生在启动构建或调试时helloworld.cpp不是活动文件。这是因为编译器试图编译不是源代码的文件，如launch.json、tasks.json或c_cpp_properties.json文件。

如果看到提及"C++11 extensions"的构建错误，可能是因为你没有更新tasks.json构建任务以使用--std=c++17的clang++参数。默认情况下，clang++使用C++98标准，不支持helloworld.cpp中使用的初始化方式。确保用"运行helloworld.cpp"部分提供的代码块替换tasks.json文件的全部内容。

终端无法启动输入

在macOS Catalina及更高版本上，即使设置了"externalConsole": true，也可能无法输入内容。终端窗口会打开，但实际上不允许输入任何内容。

此问题目前在#5079中跟踪。

解决方法是让VS Code启动终端一次。你可以通过在tasks.json中添加并运行以下任务来实现：

json 复制代码

{
  "label": "Open Terminal",
  "type": "shell",
  "command": "osascript -e 'tell application \"Terminal\" to do script \"echo hello\"'",
  "problemMatcher": []
}

通过"终端 > 运行任务..."并选择"Open Terminal"来运行此特定任务。

接受权限请求后，调试时应显示外部控制台。

后续步骤

探索VS Code用户指南
查看C++扩展概述
创建新工作区，复制.json文件，调整新工作区路径、程序名称等必要设置，开始编码！