编译 C++：用 g++ 把源代码变成可执行文件

先编译，再运行

现在你已经装好了编译器，让 C++ 程序运行起来是一个两步的循环。脚本语言由解释器逐行读取你的文件，而 C++ 不同，它先把源代码编译成本机可执行文件，也就是一个由机器码组成的独立二进制文件，然后你直接运行这个二进制文件。运行时，在你的程序和 CPU 之间没有任何解释器。

正是这种分离让 C++ 运行得很快，也让语法错误在编译时就把你拦下，而不是在运行到一半时才出问题。编译器在生成任何东西之前，会先检查整个文件。

任何独立的示例都可以直接在本页运行，下面的编辑器会替你编译并运行。但了解在你自己的电脑上会发生什么也很有必要，因为真正的项目都在那里。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "Compiled, then run." << endl;
    return 0;
}

在你的电脑上编译和运行

假设你把下面的代码保存为 main.cpp：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "Hello from the terminal" << endl;
    return 0;
}

在保存该文件的文件夹中打开终端，调用编译器。最常用的编译器是 g++（GCC 的一部分）；对于这里的所有内容，clang++ 的用法完全相同：

g++ main.cpp -o main

如果代码顺利通过编译，g++ 什么也不会输出，并在源文件旁边生成一个新文件：一个名为 main 的可执行文件（在 Windows 上是 main.exe）。这个二进制文件是机器码，不是可读的文本，并且绑定于你的操作系统和 CPU。现在运行它：

./main

Hello from the terminal

在 Windows 上，你会在同一个终端里用 main.exe（或者只写 main）来运行它。macOS 和 Linux 上的 ./ 告诉 shell：“程序就在当前这个文件夹里，而不是在 PATH 上的某个地方”。新手常常忘了这一步，然后纳闷 main 为什么提示“command not found”。

-o 的作用（以及 a.out）

-o 选项用来指定输出文件名。去掉它，g++ 照样会编译，但会把可执行文件写成一个默认的名字：macOS/Linux 上是 a.out，Windows 上是 a.exe。

g++ main.cpp        # produces a.out, not main
./a.out

这一点总是让人犯迷糊：编译之后没有报错，运行 ./main，却得到“No such file or directory”，因为生成的程序其实叫 a.out。始终加上 -o，这样你就清楚自己运行的到底是什么。

源代码每改动一次，你只需要编译一次。之后可执行文件就是独立的了，你可以运行 ./main 一百次而无需重新编译。只有在修改了 .cpp 文件之后，才需要再次运行 g++。

选择 C++ 标准

C++ 有多个版本：C++11、C++14、C++17、C++20、C++23，每个版本都增加了新的语言特性。问题在于：编译器选择的默认标准可能比你预想的更旧，所以现代代码可能会莫名其妙地编译失败。用 -std 明确设置标准：

g++ -std=c++17 main.cpp -o main
g++ -std=c++20 main.cpp -o main

下面的代码用到了 C++17 的一个特性（结构化绑定）。它在编辑器中可以正常编译，但在你的电脑上需要 -std=c++17 或更新的标准：

#include <iostream>
#include <utility>
using namespace std;

int main() {
    pair<int, int> point = {3, 7};
    auto [x, y] = point;   // structured bindings: C++17
    cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
    return 0;
}

如果你看到类似“'structured bindings' only available with '-std=c++17'”的错误，问题不在你的代码里，而是需要加上正确的 -std 选项。在整个课程中，默认使用 C++17 或更新的标准。

打开警告

一个 C++ 程序可能顺利通过编译，却仍然是错的。只要你要求，编译器就会在可疑的代码给你带来运行时问题之前把它指出来。加上 -Wall -Wextra：

g++ -std=c++17 -Wall -Wextra main.cpp -o main

看看下面这个程序。不加 -Wall 时它能编译通过，但它有一个真正的 bug：读取了一个从未赋值的变量，这属于未定义行为：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int count;                 // never initialized
    cout << count << endl;     // reads garbage - undefined behavior
    return 0;
}

打开警告后，编译器会把它标出来：

warning: 'count' is used uninitialized [-Wuninitialized]

从第一天起就养成用 -Wall -Wextra 编译的习惯。警告就是编译器在免费帮你审查代码；忽略它们，隐蔽的 bug 就会存活下来。这里的修复很简单：int count = 0;。

读懂编译错误

当 g++ 拒绝你的代码时，它会指出文件、行号和出错的原因。学会读懂这些信息，问题就解决了一半。下面是最经典的一个：漏掉了分号。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "Oops"      // no semicolon
    return 0;
}

main.cpp:5:5: error: expected ';' before 'return'
    5 |     return 0;
      |     ^~~~~~

有几点值得注意。错误报告的是第 5 行，但错误其实在第 4 行：编译器只有读到下一个记号时，才意识到少了一个分号。所以当错误指向的那一行看起来没问题时，就检查它的前一行。main.cpp:5:5 依次是文件、行号和列号。修复它指出的那一个问题，然后重新编译，不要靠猜。

编译错误意味着程序还没有运行。它们和运行时错误不同，运行时错误是程序已经启动然后崩溃了。在程序运行之前就在编译时捕获错误，是 C++ 最大的优势之一。

一个自检程序

在编辑器中运行它，或者把它保存为 main.cpp，然后在你自己的电脑上执行 g++ -std=c++17 -Wall main.cpp -o main，再执行 ./main。如果三行都出现了，说明你的工具链从头到尾都能正常工作：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    cout << "1. C++ is running" << endl;

    int sum = 2 + 2;
    cout << "2. Two plus two is " << sum << endl;

    vector<string> languages = {"C++", "Python", "JavaScript"};
    cout << "3. There are " << languages.size() << " languages listed" << endl;

    return 0;
}

这里出现了三样你很快就会正式学到的东西：一个 int 变量、一个 vector（C++ 的可变大小数组），以及用于输出的 cout。现在只要程序能编译并按顺序打印出三行就够了。

下一篇：C++ 语法

你已经编译并运行了几个程序，但我们一直略过了那些符号：#include 行、花括号、分号、int main()，以及每一行为什么长成这样。下一篇会逐一拆解 C++ 语法，让这些结构不再像是样板代码，而是变得合情合理。