22.4 C/C++ 环境的配置

概述

FreeBSD 基本系统内置 Clang 编译器，但并不包含 LLVM 中的其他组件，如 clangd（语言服务器，用于代码补全、编译错误提示和定义跳转等）、Clang-Tidy（代码风格诊断器）以及 clang-format（用于格式化 C/C++ 代码）。

因此需要安装 LLVM，这里可以使用各个版本的 LLVM，但其版本至少不应低于系统自带的 Clang。在 FreeBSD 14.2 中，基本系统中的 Clang 版本为 18。

查看 Clang 编译器的版本信息：

# clang -v
FreeBSD clang version 18.1.6 (https://github.com/llvm/llvm-project.git llvmorg-18.1.6-0-g1118c2e05e67)
Target: x86_64-unknown-freebsd14.2
Thread model: posix
InstalledDir: /usr/bin

下文使用 LLVM 20，安装后对应的程序名为 clang20、clang++20、clangd20 和 clang-format20。系统自带的 Clang 程序名为 clang。如果使用不同版本，请注意对应的程序名称。

安装 Clang 环境包

• 使用 pkg 安装：

# pkg install llvm20 cmake git

• 或者使用 Ports 安装：

# cd /usr/ports/devel/llvm20/ && make install clean
# cd /usr/ports/devel/cmake/ && make install clean
# cd /usr/ports/devel/git/ && make install clean

配置 vim

安装 vim 及插件管理器

• 使用 pkg 安装：

# pkg install vim

• 或者使用 Ports 安装：

# cd /usr/ports/editors/vim/ 
# make install clean

---

安装 vim 插件管理器 vim-plug。若使用其它插件管理器，请自行调整：

$ mkdir -p ~/.vim/autoload   # 创建 Vim 自动加载目录
$ fetch -o ~/.vim/autoload/plug.vim https://raw.githubusercontent.com/junegunn/vim-plug/master/plug.vim   # 下载 vim-plug 插件管理器到指定目录

coc.nvim 添加 clangd 补全

Coc.nvim 是一款基于 Node.js 的智能补全插件，适用于 Vim 和 Neovim，支持完整的 LSP（Language Server Protocol，语言服务协议）。其配置方式和插件系统整体风格类似 VSCode。clangd 用于为 C/C++ 提供 LSP 支持。

使用 pkg 安装 coc.nvim 依赖

# pkg install npm

或者使用 ports 安装：

# cd /usr/ports/www/npm/ 
# make install clean

其中 node 作为依赖会自动安装。

在 ~/.vimrc 中写入

call plug#begin('~/.vim/plugged')           # 初始化 vim-plug 并指定插件安装目录
Plug 'neoclide/coc.nvim', {'branch':'release'}  # 安装 coc.nvim 插件的 release 分支
call plug#end()                             # 结束插件安装块

进入 vim，输入以下命令，使用 vim-plug 安装配置的所有插件：

:PlugInstall

插件安装完成，仍继续在 vim 中，安装 json clangd cmake 补全插件：

:CocInstall coc-json coc-clangd coc-cmake

配置 clangd 补全：在 vim 中使用 Coc.nvim 安装 JSON、Clang 和 CMake 支持插件。

:CocConfig

打开配置文件后，输入并保存（你也可以手动编辑 ~/.vim/coc-settings.json 写入）：

{
	"clangd.path":"clangd20"
}

此时已经可以通过 Coc.nvim 使用代码补全功能。

---

对简单的小程序，在源文件目录下新建 compile_flags.txt 文件，输入：

-I/usr/local/include

如此可在 coc 中对 /usr/local/include 下的头文件进行补全（指定编译器搜索头文件的路径为 /usr/local/include）。

对于复杂项目，应使用 compile_commands.json 文件来配置补全。clangd 会在文件所在目录的父目录及名为 build/ 的子目录中查找。例如，正在编辑 $SRC/gui/window.cpp 时，clangd 会依次查找 $SRC/gui/、$SRC/gui/build/、$SRC/、$SRC/build/ 等目录。

以基于 CMake 的项目为例，在项目文件夹下

项目结构如下所示

$ mkdir build                    # 创建构建目录 build
$ cd build                        # 进入构建目录
$ cmake -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=1 ..   # 生成构建系统，并导出编译命令到 compile_commands.json

或者在 CMakeLists.txt 中

set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS ON)

可自动生成 compile_commands.json 文件，有了这个文件再编辑源文件时就可以使用补全功能了。

CMake 默认使用系统自带的 Clang 编译器，可以通过以下方式指定使用 clang20：

$ export CC=clang20       # 设置 C 编译器为 clang20
$ export CXX=clang++20    # 设置 C++ 编译器为 clang++20

再执行 cmake 以使用 clang20。

可以在 .xprofile 等文件中写入：

export CC=clang20       # 设置 C 编译器为 clang20
export CXX=clang++20    # 设置 C++ 编译器为 clang++20

以使 clang20 和 clang++20 成为默认编译器，但是否设置应根据项目要求决定。

此时已生成 compile_commands.json 文件，可以在 vim 中进行补全

注意

以下操作在 sh/bash/zsh 中使用，csh/tcsh 请作相应改动

代码美化

vim-clang-format 多年未更新，因此对新版本的 clang-format 支持存在问题（clang-format15 可正常使用，而 clang-format17 和 clang-format19 可能存在异常）。因此，推荐使用 vim-codefmt。

vim-codefmt 代码美化

~/.vimrc 中加入：

Plug 'google/vim-maktaba'   # 安装 Google 的 vim-maktaba 插件
Plug 'google/vim-codefmt'   # 安装 Google 的 vim-codefmt 插件，用于代码格式化
Plug 'google/vim-glaive'    # 安装 Google 的 vim-glaive 插件

同时在 ~/.vimrc 中设置如下：

call glaive#Install()

Glaive codefmt clang_format_executable="/usr/local/bin/clang-format19"
Glaive codefmt clang_format_style="{BasedOnStyle: LLVM, IndentWidth: 4}"

augroup autoformat_settings
  autocmd FileType c,cpp AutoFormatBuffer clang-format
  autocmd InsertLeave *.h,*.hpp,*.c,*.cpp :FormatCode
augroup END

• 第一句 Glaive 语句设置用于设置 clang-format 执行文件路径。

• 第二句 Glaive 语句设置格式化的风格样式。也可以设为 "file" 或 "file:<format_file_path>"。参考 格式

• 第一句 autocmd 设置在文件为类型是 c/cpp 时启用 vim-codefmt 的 AutoFormatBuffer clang-format。

• 第二句 autocmd 设置在文件后缀为 .h, .hpp, .c, .cpp 时，退出插入模式后执行 :FormatCode 命令。

---

保存 ~/.vimrc 后，使用 vim-plug 安装配置的所有 Google 插件

:PlugInstall

此时可以在退出插入模式后自动格式化代码，也可以在 Vim 中手动执行 :FormatCode 命令进行格式化。

vim-clang-format 代码美化

clang-format 代码美化需安装插件 vim-clang-format。

在 ~/.vimrc 中加入以下行，以安装 vim-clang-format 插件，用于自动格式化代码。

Plug 'rhysd/vim-clang-format'

并在 ~/.vimrc 中设置

let g:clang_format#code_style = "google"                     # 设置 clang-format 使用 Google 风格
let g:clang_format#command = "clang-format15"                # 指定 clang-format 命令版本
let g:clang_format#auto_format = 1                            # 启用自动格式化功能
let g:clang_format#auto_format_on_insert_leave = 1           # 在离开插入模式时自动格式化代码

保存 ~/.vimrc 后，使用 vim-plug 安装 vim-clang-format 插件

:PlugInstall

安装插件后可以使用，如：

退出插入模式

asynctasks.vim 构建任务系统

插件 asynctasks.vim 为 Vim 引入类似 VSCode 的 tasks 任务系统，以统一方式系统化管理各类编译、运行、测试和部署任务。

安装插件

Plug 'skywind3000/asynctasks.vim'   # 安装 asynctasks.vim 插件，用于异步任务管理
Plug 'skywind3000/asyncrun.vim'     # 安装 asyncrun.vim 插件，用于异步运行外部命令

在 ~/.vimrc 中设置

let g:asyncrun_open = 6                                  # 设置 asyncrun 输出窗口行为（6 表示自动打开在底部）
let g:asyncrun_rootmarks = ['.git', '.svn', '.root', '.project']  # 指定项目根目录标识文件

其中 asyncrun_rootmarks 用于指定标记项目根目录的文件/文件夹

asynctasks.vim 在每个项目的根文件夹下面放一个 .tasks 来描述针对该项目的局部任务，同时维护一份 ~/.vim/tasks.ini 的全局任务配置，适配一些通用性很强的项目，避免每个项目重复写 .tasks 配置。

vim 可以用 :AsyncTaskEdit 来编辑本地任务，:AsyncTaskEdit! 来编辑全局任务。

如

[project-build]
command=cd build && cmake .. && make     # 在当前项目的根目录运行 make
cwd=$(VIM_ROOT)

[project-run]
command=src/test                         # <root> 是 $(VIM_ROOT) 的别名，更便于书写
cwd=<root>

参考：

• asynctasks.vim - 现代化的构建任务系统

最后以最简单的 C++ hello world 项目为例

项目文件结构如下：

/home/j/project/CMakeLists.txt
/home/j/project/src/CMakeLists.txt
/home/j/project/src/main.cpp
/home/j/project/build/

• /home/j/project/CMakeLists.txt 文件

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)      // 指定 CMake 最低版本要求为 3.10
project(test)                              // 定义项目名称为 test

set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS ON)       // 启用生成 compile_commands.json 文件

include_directories(/usr/local/include)    // 添加头文件搜索路径 /usr/local/include

add_subdirectory(src)                       // 添加 src 子目录作为构建子目录

• /home/j/project/src/CMakeLists.txt 文件

add_executable(test main.cpp)   # 将 main.cpp 编译为可执行文件 test

• /home/j/project/src/main.cpp 文件

#include <iostream>   // 引入标准输入输出库

int main() { 
    std::cout << "hello world" << std::endl;   // 输出 "hello world" 并换行
    return 0;                                  // 返回 0 值表示程序正常结束
}

编译运行

$ cd /home/j/project/build   # 进入构建目录
$ cmake ..                   # 运行 CMake 配置上级目录的项目

生成程序文件 /home/j/project/build/src/test，然后正常运行即可。

或者在 Vim 中运行 :AsyncTask project-build 和 :AsyncTask project-run：

参考文献

• algcl，一些可直接运行于 FreeBSD 的 C 语言算法与数据结构编程实例。