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Topos Uranos
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Die Umgebung unter Windows, macOS und Linux installieren

Zusammenfassung

Diese Lektion richtet die Umgebung ein, mit der im ganzen Kurs gearbeitet wird, und prüft sie. Sie erklärt zuerst, was installiert wird und warum: ein Compiler, der ein eigenes Programm ist; ein Editor, Visual Studio Code, der ihn aufruft; dessen offizielle Erweiterung für C++; und das Terminal, von dem aus der Compiler ohne Vermittler aufgerufen wird. Danach bietet sie für jedes System eine vollständige Anleitung: unter Windows MSYS2 mit der Umgebung UCRT64 und GCC oder als Alternative den Compiler von Microsoft; unter macOS die Befehlszeilentools von Xcode mit Clang oder GCC aus Homebrew, falls die Version von Apple nicht ausreicht; unter Linux den GCC der Distribution unter Debian und Ubuntu, Fedora und Arch. Es folgen die Installation des Editors und seiner Erweiterung, die auf den drei Systemen gleich ist, und die Konfiguration der Windows-Konsole, damit sie Text in UTF-8 schreibt und liest. Am Ende stehen ein Testprogramm, das eine Zeile mit Akzenten und den C++-Standard ausgibt, den der Compiler anwendet, und die häufigen Fehler bei der Installation, jeweils mit Ursache und Abhilfe.

Lernziele

  1. Auf dem eigenen System einen Compiler mit Unterstützung für C++23 installieren und seine Version im Terminal prüfen.
  2. Visual Studio Code und seine offizielle Erweiterung für C++ installieren und damit einen Arbeitsordner öffnen.
  3. Das erste Testprogramm kompilieren und ausführen, im Terminal und im Editor.
  4. Mindestens drei häufige Installationsfehler diagnostizieren und beheben (Compiler nicht gefunden, alte Version, Standard nicht erkannt).

Was installiert wird und warum

In der Lektion Programme, Compiler und C++ haben wir gesehen, dass ein in C++ geschriebenes Programm nicht so ausgeführt wird, wie es geschrieben ist: Ein Compiler übersetzt es in eine ausführbare Datei, eine Datei mit Maschinenbefehlen, die das Betriebssystem starten kann. Wenn dem so ist, braucht man zum Programmieren mindestens zwei verschiedene Dinge: einen Ort, an dem man den Text des Programms schreibt, und einen Übersetzer, der ihn in eine ausführbare Datei verwandelt. Das Erste liefert ein Editor, das Zweite der Compiler. Es sind getrennte Programme, die getrennt installiert werden und getrennt versagen können, und man sollte sie nicht verwechseln: Der Editor kompiliert nichts, sondern bittet den Compiler zu kompilieren und zeigt an, was dieser antwortet.

Diese Trennung hat eine praktische Folge, von der alle Anleitungen dieser Lektion abhängen. Wenn der Editor „kompiliert“, schreibt er in Wirklichkeit in ein Terminal einen Befehl wie g++ main.cpp -o main, genau so, wie ihn auch die Studierenden schreiben könnten. Daraus folgt, dass alles, was der Editor tut, auch von Hand im Terminal getan werden kann, dem Textfenster, in dem man Befehle an das Betriebssystem schreibt; und dass man, wenn der Editor versagt, im Terminal herausfinden kann, ob der Defekt im Editor oder im Compiler liegt. Deshalb arbeitet der Kurs vom ersten Tag an mit beiden: mit dem Editor aus Bequemlichkeit, mit dem Terminal, um zu wissen, was geschieht.

Es werden vier Bestandteile installiert.

  • Der Compiler mit seiner Standardbibliothek. Der Kurs verwendet den Standard C++23; der Compiler muss ihn also kennen, und seine Bibliothek muss den Header <print> enthalten, der std::println bereitstellt. Verwendet wird GCC (dessen Befehl für C++ g++ lautet) unter Windows und unter Linux und Clang (clang++) unter macOS. Nötig ist GCC 15 oder neuer: Der Header <print> kam mit Version 14 in die Bibliothek von GCC, aber die Ausgabe einer ganzen Sammlung mit std::println, die der Kurs ab der Lektion Programme, Compiler und C++ und in vielen späteren Lektionen verwendet, erst mit Version 15. Unter macOS die Tools von Xcode 16 oder neuer.
  • Der Editor: Visual Studio Code, kostenlos und auf den drei Systemen dasselbe Programm, sodass die Anweisungen des Kurses für alle gelten.
  • Die offizielle C/C++-Erweiterung von Microsoft für Visual Studio Code, die dem Editor die Sprache beibringt: Sie färbt den Code ein, markiert Fehler schon beim Schreiben, ergänzt Namen und kann den Compiler und den Debugger aufrufen.
  • Der Debugger, GDB unter Windows und Linux, LLDB unter macOS: ein Programm, mit dem man die Ausführung anhalten und den Zustand eines Programms betrachten kann. Er wird jetzt zusammen mit dem Compiler installiert und ab Einheit 4 verwendet.

Die folgenden Anleitungen sind unabhängig voneinander: Alle folgen der Anleitung für ihr eigenes System und springen dann zu Visual Studio Code. In den Befehlsblöcken steht das Zeichen $ am Anfang einer Zeile für die Eingabeaufforderung des Terminals und wird nicht eingetippt; die Zeilen ohne dieses Zeichen sind die Antwort des Terminals. Die genannten offiziellen Websites sind die einzigen, von denen man herunterladen sollte: Ein Installationsprogramm aus einer anderen Quelle kann veraltet oder manipuliert sein.