Cygwin、MinG、MSys区别与联系

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什么是Cygwin?

Cygwin,原Cygnus出品(已被红帽收购),目前是RedHat名下的项目。项目的目的是提供运行于 Windows 平台的类 Unix 环境(以 GNU 工具为代表)。为了达到这个目的,Cygwin 提供了一套抽象层 dll,用于将部分 Posix 调用转换成 Windows 的 API 调用,实现相关功能。这里面最典型的,最基本的模拟层就是那个cygwin1.dll。除此之外,随着 Linux 系统的发展壮大,目前的 Cygwin 已经不仅仅提供 POSIX 兼容,因此也顺带多了更多模拟层的依赖关系。Cygwin的主要目的是通过重新编译,将POSIX系统(例如Linux、BSD,以及其他Unix系统)上的软件移植到Windows上。

Cygnus当初首先把gcc,gdb,gas等开发工具进行了改进,使他们能够生成并解释win32的目标文件。然后,他们要把这些工具移植到 windows平台上去。一种方案是基于win32 api对这些工具的源代码进行大幅修改,这样做显然需要大量工作。因此,他们采取了一种不同的方法——他们写了一个共享库(就是cygwin dll),把win32 api中没有的unix风格的调用(如fork,spawn,signals,select,sockets等)封装在里面,也就是说,他们基于 win32 api写了一个unix系统库的模拟层。这样,只要把这些工具的源代码和这个共享库连接到一起,就可以使用unix主机上的交叉编译器来生成可以在 windows平台上运行的工具集。以这些移植到windows平台上的开发工具为基础,cygnus又逐步把其他的工具(几乎不需要对源代码进行修改, 只需要修改他们的配置脚本)软件移植到windows上来。这样,在windows平台上运行bash和开发工具、用户工具,感觉好像在unix上工作。

Cygwin 的目录结构基本照搬了 linux 的样子,但同时,也兼容了 Windows 的许多功能:大部分应用使用 Unix 风格的路径,Windows的盘符通过类似挂载点的方式提供给 Cygwin 使用;Cygwin 中既可以运行 Cygwin 的应用(依赖模拟层),又可以运行 Windows 应用,而传递给应用的路径会经过它的模拟层变换,以此保证程序运行不会出错。

由于它的模拟层实现了相当良好的 Posix 兼容,人们试着将许多重要的 Linux/BSD 应用移植到了Cygwin下,使得Cygwin越来越大,功能也越来越丰富,以至于目前很多人直接把将Linux应用移植到Windows平台的任务都交给了Cygwin(当然,这种移植并非原生)。

Cygwin是运行于Windows平台的POSIX“子系统”,提供Windows下的类Unix环境,并提供将部分Linux 应用“移植”到Windows平台的开发环境的一套软件。cygwin官方的一个定义是Cygwin is not a way to run native linux apps on Windows. You have to rebuild your application from source if you want it to run on Windows。cygwin不是让linux程序能在windows上运行的方法,如果你想要让linux程序能在windows运行,那么你只有用cygwin来重新编译一下源文件。这句话完全反驳了无缝运行在linux的说法。就是说你在linux上编译的elf程序不能直接拿到cygwin上运行,同样,你用cygwin编译的程序也不是linux的elf格式,而是exe格式,exe是无法在linux上运行的。

官方网站:https://www.cygwin.com/

什么是MinGW?

MinGW,Minimalist GNU for Windows,用于开发原生(32位) Windows 应用的开发环境。它主要提供了针对 win32 应用的 GCC、GNU binutils 等工具,以及对等于 Windows SDK(的子集)的头文件和用于 MinGW 版本 linker 的库文件(so、a等,而不是 VC 的 lib)。

在基本层,MinGW 是一组包含文件和端口库,其功能是允许控制台模式的程序使用微软的标准C运行时间库(MSVCRT.DLL),该库在所有的 NT OS 上有效,在所有的 Windows 95 发行版以上的 Windows OS 有效,使用基本运行时间,你可以使用 GCC 写控制台模式的符合美国标准化组织(ANSI)程序,可以使用微软提供的 C 运行时间扩展。该功能是 Windows32 API 不具备的。下一个组成部分是 w32api 包,它是一组可以使用 Windows32 API 的包含文件和端口库。与基本运行时间相结合,就可以有充分的权利既使用 CRT(C Runtime)又使用 Windows32 API 功能。

MinGW 能够替代 cl 用于编译不包含 MFC 的、以 WinSDK 为主的 Windows 应用,并且编译出来的应用不依赖于第三方的模拟层支持,其运行时为大部分 Windows 标配的 msvcrt(故称原生 Windows 应用)。除此之外,MinGW 也支持 GCC 支持的其他语言。因为这些原因,MinGW 被许多 Linux 上发展起来的开发工具选择为 Windows 版本的默认编译器,例如 Code:Blocks,例如 Dev C++。

MinGW是从Cygwin(1.3.3版)基础上发展而来。

前面提到的 MinGW,是针对 32 位 Windows 应用开发的。而且由于版本问题,不能很好的支持较新的 Windows API。MinGW-W64 则是新一代的 MinGW,支持更多的 API,支持 64 位应用开发,甚至支持 32 位 host 编译 64 位应用以及反过来的“交叉”编译。除此之外,它本身也有 32 位和 64 位不同版本,其它与 MinGW 相同。

官方网站:http://www.mingw.org/

什么是MSys?

MSYS的全称叫Minimal SYStem,是MinGW的一个子系统,Unix-like command line utilities,是一套运行在Windows上的bash,包括基本的bash, make, gawk and grep 等等。也就是运行在Win上的Linux Terminal。通常也可以认为是小型的UNIX on Windows。提供在windows上模拟Unix环境来使用MinGW。这个比较好理解,其实就是在Win上使用Linux的命令行进行操作,可以代替cmd来使用。对一些GNU的开源软件,MSYS可能是必需的,因为它们通常需要./configure然后make才能运行。

编译一个大型程序,光靠一个GCC是不够的,还需要有Autoconf等工具来配置项目,所以一般在Windows下编译ffmpeg等Linux下的大型项目都是通过Msys来完成的,当然Msys只是一个辅助环境,根本的工作还是MingW来做的。

与 Cygwin 的大而全不同,MSYS 是冲着小巧玲珑的目标去的,所以整套 MSYS 以及 MinGW,主要以基本的 Linux 工具为主,大小在 200M 左右,并且没有多少扩展能力。MSYS 是用于辅助 Windows 版 MinGW 进行命令行开发的配套软件包,提供了部分 Unix 工具以使得 MinGW 的工具使用起来方便一些。如果不喜欢庞大的 Cygwin,而且使用不多,可以试试。不过喜欢完整体验、不在乎磁盘占用等等,还是推荐 Cygwin 而不是 MSYS。

由于 MinGW 万年不更新,MSYS 更是,Cygwin的许多新功能 MSYS 没有同步过来,于是 Alex 等人建立了新一代的 MSYS 项目。仍然是 fork 了 Cygwin(较新版),但有个更优秀的包管理器 pacman,有活跃的开发者跟用户组,有大量预编译的软件包(虽然肯定没有Cygwin多)……对于不喜欢庞大的 Cygwin 的用户而言,推荐试试 msys2。

MSYS2 is an updated, modern version of MSYS, both of which are Cygwin (POSIX compatibility layer) forks with the aim of better interoperability with native Windows software.

The name is a contraction of Minimal SYStem 2, and aims to provide support to facilitate using the bash shell, Autotools, revision control systems and the like for building native Windows applications using MinGW-w64 toolchains.

MSYS2 (Minimal SYStem 2) 是一个MSYS的独立改写版本,主要用于 shell 命令行开发环境。同时它也是一个在Cygwin (POSIX 兼容性层) 和 MinGW-w64(从”MinGW-生成”)基础上产生的,追求更好的互操作性的 Windows 软件。MSYS2 是MSYS的一个升级版,准确的说是集成了pacman和Mingw-w64的Cygwin升级版, 提供了bash shell等linux环境、版本控制软件(git/hg)和MinGW-w64 工具链。与MSYS最大的区别是移植了 Arch Linux的软件包管理系统 Pacman(其实是与Cygwin的区别)。

官方网站:http://www.msys2.org/

Cygwin、MinGW、MSys比较

特点 Cygwin MinGW/MSYS MSYS2
是否GNU
更多软件支持? 支持绝大多数的 GNU 软件 支持常用软件,git、Vim等软件需要独立支持(详细介绍见下方) 支持大多数 GNU 软件
更类Linux? Cygwin在Windows中就好像Wine在Linux中 实现了Bash等主要的Linux程序 原生64/32bit支持
GCC编译 内含MingGW32交叉编译功能,既支持依赖cygwin1.dll的程序编译,也支持独立的Windows程序编译;可以直接编译Linux下的应用程序 支持独立的Windows程序编译 支持独立的Windows程序编译
中文支持 直接支持中文显示和输入法 需要配置才能支持中文显示和输入,删除一个中文字符需要删除2次 支持中文显示和输入法,中文帮助系统和中文提示(部分软件)
运行速度

Unix下编译通过的C代码在win32下编译是不能通过的,Unix 和win32的API都是符合标准C,大多数函数调用在unix和win32下是相同的。但unix有自己一些独特的API(如fork,spawn,signals,select,sockets等)如果代码中使用了这些API在win32下当然找不到对应的库。

区别总结:

  • 修改编译器,让window下的编译器把诸如fork的调用翻译成等价的形式,这就是mingw的做法。
  • 修改库,让window提供一个类似unix提供的库,他们对程序的接口如同unix一样,而这些库当然是由win32的API实现的,这就是cygwin的做法。

MingW和cygwin都不能让Linux下的程序直接运行在Windows上,必需通过源代码重新编译。主要是它们对这些功能具体实现上的差异:

  • 可执行文件的格式,Window使用PE的格式,并且要求以.EXE为后缀名。Linux则使用Elf。
  • 操作系统的 API也不一样,如Windows用CreateProcess()创建进程,而Linux使用fork()。

cygwin/gcc完全可以和在linux下的gcc化做等号,这个可以从boost库的划分中可以看出来端倪,cygwin下的gcc和linux下的gcc完全使用的是相同的Toolsets。所以完全可以和linux一起同步更新gcc版本,而不用担心问题,并且在cygwin/gcc做的东西(不用win32的)可以无缝的用在linux下,没有任何问题。是在windows下开发linux程序的一个很好的选择。但是在cygwin/gcc下编译出来的程序,在windows执行必须依赖cygwin1.dll,并且速度有些慢,如果不想依赖这个东西的化,必须在gcc的编译选项中加入-mno-cygwin。加入这个选项其实gcc编译器就会自动的选择在安装cygwin/gcc时安上的mingw,这个mingw就是gcc的一个交叉编译。

MinGW相比CygWin/gcc来讲,更加贴近win32。因为它几乎支持所有的Win32API。它所连接的程序,不需要任何第三方库即可运行。CygWin/gcc,其实这是两个东西。CygWin是一个让Windows拥有Unix-like环境的软件。而gcc就是安装在CygWin上的编译器。

二者生成的程序都是能在Windows上运行的EXE文件,都是PE格式,用一个PE格式查看工具检查一下就能发现,Cygwin生成的程序依然有 fork()这样的Linux系统调用,但目标库是cygwin1。而MingW生成的程序,则全部使用从KERNEL32导出的标准Windows系统 API。这样看来用Mingw编译的程序性能会高一点,而且也不用带着那个接近两兆的cygwin1.dll文件。但Cygwin对Linux的模拟比较完整,甚至有一个Cygwin X的项目,可以直接用Cygwin跑X。另外Cygwin可以设置-mno-cygwin的flag,来使用Mingw编译。而与Cygwin更有可比性的MSys上的工具也是通过Cygwin这种模拟的方式来提供。

Cygwin、MinGW、MSys如何选择?

如果在windows开发linux程序,cygwin是很好的选择。如果你开发的程序不介意有一个cygwin1.dll的话,也是可以选择cygwin的。如果你是想开发windows下的程序,还要必须用gcc的话,mingw是很好的一个选择。总起来说,在Windows系统下,还是用VC编译比较合适,没办法的情况下才会选择MinGW。

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