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作者:jinshang,腾讯WXG后台开发工程师
| 导语 工欲善其事,必先利其器。LLVM项目推出的Clangd拥有稳定的体验、完善的功能和活跃的社区,它作为一个稳定高效的C++代码插件可以成倍地提升我们的代码编写体验,是每个C++程序员提升代码效率的不二之选。
C++是一门通用的语言,你可以用C++写各式各样的程序,就像C++维基百科第一段话所说
C++是一种被广泛使用的计算机程序设计语言。它是一种通用程序设计语言,支持多重编程范式,例如过程化程序设计、数据抽象)、面向对象程序设计、泛型程序设计和设计模式)等。
C++的通用性使它不可避免地成为了一门复杂的语言,尤其是在“现代”C++诞生之后,C++标准委员会源源不断地向C++加入新特性。不可否认,自由度和多面性正是C++的魅力所在,但是它们也大大地增加了C++程序员们的心智负担,在C++11之前,也许《21天精通C++》还存在些许的可能性(这本书并不存在,我瞎编的),但是等再过几年C++20成为主流后,《21年精通现代C++》也许会成为下一本畅销书。(关于现代C++好用的特性,可以阅读我的这篇文章:C++17在业务代码中最好用的十个特性。
C++变得越来越难写,但编译器们却不会阻止我们写出五花八门的代码,gcc、clang也不会像rustc一样对你的代码指指点点,只会任由你的程序放飞自我。对于Jeff Dean这样的大神来说这是自然而然的,毕竟从来都是他警告编译器(这是Jeff Dean的众多恶搞梗之一,参考:https://www./question/22081653/answer/20593104)。而对于我们这些还没有“精通”C++的程序员来说,如果有一个实时的C++代码检查工具在我们写代码的同时在旁边指指点点,教我们写代码,它无疑可以大大提升我们的编程效率和体验。
在业界,C++常用的代码检查工具有cpplint,coverity,clang-tidy(clangd背后也是通过clang-tidy检查,这里是指clang-tidy二进制本身独立使用)等,它们往往无法兼顾代码检查的完整性和实时性。如果要做到完整检查,就需要编译代码,通过代码的IR表示去分析逻辑流,比如coverity,这种检查往往是CI/CD流水线的一部分,不能实时检查。而cpplint则是不编译代码,这是通过词法分析,检查代码格式不符合标准的地方或者局部的问题,没有办法检测代码的逻辑错误。如果要兼顾完整性和实时性,就需要一个编译器在后台实时地编译我们的代码,而clangd恰好就提供这种功能。
clangd是llvm项目推出的C++语言服务器,通过LSP(Language Server Protocal)协议向编辑器如vscode/vim/emacs提供语法补全、错误检测、跳转、格式化等等功能。C++的LSP曾经是cquery, ccls, clangd三足鼎立。但是clangd支持clang-tidy实时检查的功能是另外两者不具备的,而且cquery和ccls都是单个开发者主导的项目,clangd背后则是有llvm的背书。目前来看,“姓赵”的clangd在这场c++ lsp赛跑中已经有了不小的领先优势。
除了报错、跳转、代码补全这些大家都有的功能外,clangd还提供一些非常好用的特色功能。
clangd的代码补全可以搜索你的整个代码库,即使是没有被include进来的变量也会覆盖到。而且在补全时,它会自动帮你填上合适的namespace和头文件:
业界大型的C++代码项目一般都会自带clang-format配置,作为clang家族的一员,clangd可以提供自动的clang-format格式化:
从clangd-14开始,clangd提供变量自动的类型提示,从此可以大胆地使用auto了:
先上一组效果图,看看clangd都能实时检测出哪些问题,错误最后标注了(fix available)的都是clangd可以自动修复的问题:
1.性能问题,如多余的拷贝,无效的move,低效的算法等:
2.潜在的错误,如use-after-move,无限循环,错误算法等:
3.可读性问题,如隐式bool转换,函数参数不统一,变量命名规则等:
4.现代化C++,如使用auto,using,override等现代C++特性:
(vscode + Community Material配色 + Error Lens插件,Error Lens插件用于将错误提示直接展示在代码后)
clangd有三种安装方式:
系统包管理:如mac系统可使用brew install llvm,debian/ubuntu可使用sudo apt-get install clangd-14 等等
手动下载二进制:可以在https:///clangd/clangd/releases/tag/15.0.0手动下载最新版本的二进制
手动编译:可以参考https:///llvm/llvm-project/tree/main/clang-tools-extra/clangd#building-and-testing-clangd从源码编译
个人更推荐后两种方式,因为最新的功能比如类型提示要在新版本的clangd才有
以vscode为例,首先在插件市场安装clangd插件,接下来在vscode配置中添加如下几行
"clangd.arguments": [
"--clang-tidy", // 开启clang-tidy
"--all-pletion", // 全代码库补全
"--completion-style=detailed", // 详细补全
"--header-insertion=iwyu",
"--pch-storage=disk", // 如果内存够大可以关闭这个选项
"--log=error",
"--j=5", // 后台线程数,可根据机器配置自行调整
"--background-index"
],
"clangd.path": "<安装的clangd地址>",
"[cpp]": {
"editor.defaultFormatter": "llvm-vs-code-extensions.vscode-clangd"
},
patchbuild build --download-genfiles --mand-query=--merge :<目标>
对于每一个源文件,clangd会自动向上层,以及每层的build文件夹寻找mands.json,如果你生成的文件在其他地址,可以通过ln -s ~/myproject-mands.json ~/myproject/ 创建软连接解决。
clang-tidy的各项检查可以通过一个配置文件配置,在项目的根目录下添加一个.clang-tidy(这就是文件名,”.clang-tidy”),可以参考我的,然后根据需求自己搭配:
---
Checks: >
-*,
bugprone-*,
google-*,
misc-*,
modernize-*,
performance-*,
portability-*,
readability-*,
-modernize-use-trailing-return-type,
-bugprone-lambda-function-name,
-google-runtime-references,
-readability-magic-numbers,
-bugprone-easily-swappable-parameters,
-readability-identifier-length,
-bugprone-narrowing-conversions,
# Turn all the warnings from the checks above into errors.
WarningsAsErrors: "performance-*, bugprone-*"
CheckOptions:
- { key: readability-identifier-naming.NamespaceCase, value: lower_case }
- { key: readability-identifier-naming.ClassCase, value: CamelCase }
- { key: readability-identifier-naming.StructCase, value: CamelCase }
- { key: readability-identifier-naming.TemplateParameterCase, value: aNy_CasE }
- { key: readability-identifier-naming.FunctionCase, value: aNy_CasE }
- { key: readability-identifier-naming.VariableCase, value: lower_case }
- { key: readability-identifier-naming.ClassMemberCase, value: lower_case }
- { key: readability-identifier-naming.ClassMemberSuffix, value: _ }
- { key: readability-identifier-naming.PrivateMemberSuffix, value: _ }
- { key: readability-identifier-naming.ProtectedMemberSuffix, value: _ }
- { key: readability-identifier-naming.EnumConstantCase, value: CamelCase }
- { key: readability-identifier-naming.EnumConstantPrefix, value: k }
- { key: readability-identifier-naming.ConstexprVariableCase, value: CamelCase }
- { key: readability-identifier-naming.ConstexprVariablePrefix, value: k }
- { key: readability-identifier-naming.GlobalConstantCase, value: CamelCase }
- { key: readability-identifier-naming.GlobalConstantPrefix, value: k }
- { key: readability-identifier-naming.MemberConstantCase, value: CamelCase }
- { key: readability-identifier-naming.MemberConstantPrefix, value: k }
- { key: readability-identifier-naming.StaticConstantCase, value: CamelCase }
- { key: readability-identifier-naming.StaticConstantPrefix, value: k }
- { key: misc-non-private-member-variables-in-classes.IgnoreClassesWithAllMemberVariablesBeingPublic, value: 1 }
- { key: readability-function-plexity.Threshold, value: 100 }
对于每一项配置的含义,可以参考:https://clang.llvm.org/extra/clang-tidy/checks/list.html
同时也可以参考开源项目的配置,如google cloud的:https:///googleapis/google-cloud-cpp/blob/main/.clang-tidy 或者apache arrow的:https:///apache/arrow/blob/master/.clang-tidy
同理,在项目根目录下添加.clang-format文件,用与clangd自动格式化,可以参考开源项目的修改,比如:https:///googleapis/google-cloud-cpp/blob/main/.clang-format和https:///apache/arrow/blob/master/.clang-format
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