visual c 语言参考手册

Visual C++ 语言参考手册

Visual C++ (简称 VC++ 或 MSVC) 是微软公司推出的 C++ 开发工具，它不仅是一个集成开发环境，更是一个完整的 C++ 编译工具链，本手册将围绕以下几个核心部分展开：

1. C++ 语言核心特性：介绍 C++ 标准以及 MSVC 对其的实现和扩展。
2. MSVC 编译器选项：如何通过命令行或项目属性配置编译行为。
3. MSVC 预处理器指令：MSVC 特有的预处理指令。
4. C++ 标准库：介绍 MSVC 实现的 C++ 标准库组件。
5. MSVC 运行时库：介绍 C 运行时 和 C++ 标准库运行时。
6. 调试与诊断工具：如何利用 MSVC 的强大功能进行调试和性能分析。
7. 最佳实践与常见问题。

C++ 语言核心特性

Visual C++ 主要遵循 C++ 标准，并在此基础上提供了一些 Microsoft 特有的扩展和编译器行为。

1. 支持的 C++ 标准

MSVC 对 C++ 标准的支持度非常高，并且持续更新，你可以通过项目的 C++ 语言标准 属性来指定要使用的标准。

• C++98/03: 完全支持。
• C++11: 自 Visual Studio 2012 起不断完善，VS 2025 及更高版本对 C++11 的支持非常完善。
• C++14: 自 Visual Studio 2025 起支持。
• C++17: 自 Visual Studio 2025 起，通过 /std:c++17 或 /std:c++latest 开启支持，VS 2025 默认支持 C++17。
• C++20: 自 Visual Studio 2025 版本 16.3 起，通过 /std:c++20 或 /std:c++latest 开启支持，VS 2025 默认支持 C++20。
• C++23: 正在逐步支持中，可通过 /std:c++latest 体验最新的草案特性。

如何设置 (在 Visual Studio 中):

1. 在 解决方案资源管理器 中右键点击你的项目。
2. 选择 属性。
3. 转到 配置属性 -> C/C++ -> 语言。
4. 在 C++ 语言标准 的下拉菜单中选择你需要的标准。

2. Microsoft 特有的关键字和修饰符

MSVC 提供了一些非标准的关键字，用于与 Windows 平台和特定编译器功能交互。

3. 常用编译器指令

MSVC 编译器选项

编译器选项可以通过 项目属性页 或命令行进行设置，以下是常用选项的参考。

MSVC 预处理器指令

除了标准 C++ 预处理器指令，MSVC 还提供了一些有用的内置宏。

1. 预定义宏

这些宏在编译时由编译器自动定义,可用于条件编译。

示例：

#if _MSC_VER >= 1920
    // 针对 Visual Studio 2025 及更高版本的代码
    #pragma message("Compiling with VS 2025 or newer")
#endif
#ifdef _WIN64
    // 64位平台特定代码
    #define POINTER_SIZE 8
#else
    // 32位平台特定代码
    #define POINTER_SIZE 4
#endif

C++ 标准库

MSVC 实现了完整的 C++ 标准库，包括：

• STL (Standard Template Library): 容器 (vector, map, string 等)、迭代器、算法 (sort, find 等)、函数对象。
• I/O Streams: iostream, fstream, sstream。
• Numerics: <numeric>, <complex>, <valarray>。
• Regular Expressions (C++11): <regex>。
• Concurrency (C++11): <thread>, <mutex>, <future>, <atomic>。
• Filesystem (C++17): <filesystem>。
• Ranges (C++20): <ranges>。
• Coroutines (C++20): <coroutine>。

重要提示： MSVC 对 C++ 标准库的实现有其特定之处。std::string 的实现是引用计数的，这在某些情况下可以优化性能，但在跨平台开发时，应避免依赖这些平台特定的实现细节。

MSVC 运行时库

运行时库是 C++ 程序运行的基础，它提供了内存管理、文件 I/O、数学计算等底层服务。

1. C 运行时

• libcmt.lib (/MT): 静态链接的多线程 C 运行时。
• libcmtd.lib (/MTd): 静态链接的多线程调试 C 运行时。
• msvcrt.lib (/MD): 动态链接到 msvcr*.dll 的多线程 C 运行时。
• msvcrtd.lib (/MDd): 动态链接到 msvcr*d.dll 的多线程调试 C 运行时。

2. C++ 标准库运行时

• libcpmt.lib (/MT): 静态链接的多线程 C++ 标准库。
• libcpmtd.lib (/MTd): 静态链接的多线程调试 C++ 标准库。
• *`msvcp.lib/MD): 动态链接到msvcp*.dll` 的多线程 C++ 标准库。
• *`msvcpd.lib/MDd): 动态链接到msvcp*d.dll` 的多线程调试 C++ 标准库。

选择建议：

• 对于大多数 Windows 桌面应用，使用 /MD (动态链接) 是标准做法。
• 对于需要最小化外部依赖的驱动程序或某些系统级工具,使用 /MT (静态链接)。
• 绝对不要在同一个项目中混合使用 /MT 和 /MD，否则会导致严重的内存管理问题（如两个不同的堆）。

调试与诊断工具

Visual Studio 提供了业界领先的调试和诊断工具。

1. 调试器

• 断点: 在代码行号旁单击即可设置，支持条件断点、数据断点（监视内存地址变化）、跟踪点（在断点处执行代码但不中断）。
• 监视窗口: 查看和修改变量、表达式的值。
• 自动窗口: 自动显示当前作用域内的变量。
• 局部变量窗口: 显示当前函数的局部变量。
• 调用堆栈: 显示函数的调用链，可以快速跳转到任意一个调用点。
• 内存窗口: 查看特定内存地址的数据。
• 反汇编窗口: 查看编译后的汇编代码。
• 即时窗口: 在调试时执行 C++ 表达式并查看结果。

2. 诊断工具

• 性能探查器: 用于分析 CPU 使用率、内存、GPU、网络等性能瓶颈。
• IntelliTrace: 记录应用程序的执行历史，可以“回放”到代码的任意历史状态，特别适用于难以复现的 Bug。
• CRT 调试功能: 在调试配置下，MSVC 的 CRT 库提供了强大的内存泄漏检测功能，在程序退出前，它会自动报告所有未释放的内存块及其分配位置。

示例代码：检测内存泄漏

#define _CRTDBG_MAP_ALLOC
#include <stdlib.h>
#include <crtdbg.h>
int main() {
    // 在程序开始处设置断点模式
    _CrtSetDbgFlag(_CRTDBG_ALLOC_MEM_DF | _CRTDBG_LEAK_CHECK_DF);
    int* p = new int[100]; // 故意造成内存泄漏
    // 程序退出时，调试输出窗口会显示内存泄漏报告
    return 0;
}

最佳实践与常见问题

1. 最佳实践

1. 始终使用 /std:c++latest 或 /std:c++20: 在新项目中，使用最新的 C++ 标准来编写更安全、更高效的代码。
2. 使用 /permissive-: 确保你的代码是标准 C++，而不是 MSVC 方言，这有助于提高代码的可移植性。
3. 静态与动态链接: 在一个项目中保持一致的运行时库链接方式 (/MT 或 /MD)。
4. 使用智能指针: 优先使用 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 来管理内存，避免手动 new/delete 带来的内存泄漏风险。
5. 启用警告: 在编译器设置中，将警告级别设置为 /W4 (警告级别 4)，并将 “将警告视为错误” 设为 是 (/WX)，以在编译阶段就发现潜在问题。
6. 使用 PDB 文件: 在发布版本中，考虑生成 PDB 文件，这有助于事后分析和崩溃报告。

2. 常见问题

1. 错误 C4996: 'strcpy': This function or variable may be unsafe...

   • 原因: MSVC 认为某些 C 标准库函数（如 strcpy, sprintf）不安全，因为它们不检查缓冲区大小。
   • 解决方案:
     • 推荐: 使用其安全版本，如 strcpy_s, sprintf_s。
     • 临时方案: 在代码开头添加 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS。
     • 根本方案: 重写代码，使用 C++ 的字符串流 (std::stringstream) 或其他更安全的 API。

2. 链接错误 LNK2025: unresolved external symbol

   • 原因: 编译器找到了函数的声明，但链接器找不到它的定义，通常是因为忘记实现某个函数，或者链接的库文件不正确。
   • 解决方案: 检查函数是否已实现，并确保在 链接器 -> 输入 -> 附加依赖项 中列出了所有需要的 .lib 文件。

3. 运行时错误：_BLOCK_TYPE_IS_VALID(pHead->nBlockUse)

   • 原因: 这是一个典型的堆损坏错误，通常发生在 new 和 delete 不匹配（如 new[] 对应 delete），或向已释放的内存写入数据时。
   • 解决方案: 使用内存调试工具（如 CRT 调试功能或 Visual Studio 的诊断工具）来定位堆损坏的确切位置。

4. 项目编译混乱，出现奇怪的错误

   • 原因: 项目配置文件（.vcxproj）可能已损坏，或混合了不兼容的设置。
   • 解决方案: 尝试 清理解决方案，重新生成解决方案，如果问题依旧，可以尝试删除 ipch 文件夹，有时甚至需要重新创建项目。