vs的环境变量

本文总结了Visual Studio中常见的环境变量及其在组织解决方案、工程中的作用。

注：本文使用的是Visual Studio 2013，由于作者主要从事C/C++开发，所以是以Visual C++的工作环境配置来描述。

什么是vs的环境变量？

先看图吧，图中以美元符号$开头 + 一对括号，这样进行引用的就是我所谓的环境变量，

图中出现的几个环境变量含义如下：

环境变量名	含义
$(SolutionDir)	解决方案目录：即.sln文件所在路径
$(Configuration)	当前的编译配置名称，比如Debug，或Release
$(ProjectName)	当前项目名称，图中即为Game

在中文版的VS中，环境变量翻译为“宏”，为了避免与C/C++语言中的宏(Macro)搞混，我在本文中把它叫做“vs环境变量”，简称环境变量。

环境变量有什么用？

使用环境变量来组织工程目录

vs作为一个IDE，其天职在于帮开发者组织好工程，主要包括对工程中源文件、库文件的组织。（本质上是提供一个可视化的操作界面，让开发者方便的定义编译器和链接器的参数。）在使用vs来组织工程目录时候最常用到的两个目录是:

头文件包含目录 (对应于编译器命令的：-I 参数)
库文件搜索路径 (对应于编译器的：-l 参数)

vs中默认的头文件搜索路径是: 工程路径 – 即，.vcxproj(不同版本的VC++后缀名称不同，如vs2010中后缀为.vcproj) 文件所在路径。比如如下的目录结构:

–Root/
—-Test.vcxproj
—-hello.cpp
—-hello.h
—-world.cpp
—-world.h
—-main.cpp
—-/subdir
——sub.h

在Root目录包含了.vcxproj文件，所以Root就是工程路径，在vs中，这个目录下面的.h文件可以直接使用include包含进来, 比如在main.cpp中我可以写：

#include "hello.h"
#include "world.h"

但是对于sub.h，我们就不能直接写#include "sub.h", 因为工程路径下面不能搜索到这个文件，我要告诉编译器这个文件在哪里，通常有以下两种方法：

写成#include "subdir/sub.h"
把subdir目录加入到头文件搜索路径

Google的C++编程风格鼓励第一种做法，好处是可以看到文件相对完整的路径，如果头文件搜索路径只有一个根目录，那么这个路径就是文件的相对于根目录的物理路径，方便定位文件。

如果你觉得这样写很麻烦，并且路径深度可能有多层，不同深度的路径下又通常包含大量的文件，那么就可以选择第二种做法，把每个子目录统统加入到搜索路径中，这样，就可以不用带着路径，直接#include "filename.h"就可以了。具体在VS中要怎么合理的添加文件包含目录呢？由此，便引出了本节问题的答案：环境变量有什么用？用途之一就是用来编写头文件的搜索路径。

相信大家都知道如何在vs中添加一个头文件搜索路径这个常识，在此还是为初学者唠叨一下具体做法：工程属性 - 配置属性 - C/C++ - 常规 - 编辑右侧的”附加包含目录”取值即可。

具体如下图所示：

点击编辑之后，弹出如下图所示的编辑窗口：

在这里可以新建、删除包含路径、调整包含顺序。

点击新建按钮或者双击列表空白处即可添加一条包含路径，在编辑新添加的路径时，可以看到列表条目右侧有一个浏览按钮，

点击按钮可以从打开文件对话框里选择路径，点击确定后，会看到新添加的路径名。虽然通过浏览来定位文件夹比较容易，免去了自己编写，但是你会发现，通过浏览添加的路径是绝对路径。

如果你是项目的唯一开发者，并且仅仅使用这一台电脑来开发的话，那么使用绝对路径也没什么大问题。但是如果这个项目是个团队协作项目，或者你需要在好几台电脑之间切换，那么这个包含路径如果写绝对路径就不够灵活了，如果别人的路径配置或别的电脑的路径配置不同，那么要重新修改包含路径。

一个比较合理的编写包含路径的方法是: 使用相对路径。

相对谁呢？相对项目根目录或者解决方案根目录。

为什么呢？因为不管别人的电脑有什么盘符、不管别人的项目放在何处，要包含的文件都可以通过项目所在位置来计算出来。

当然前提是，项目开发者们事先约定好被包含文件相对于项目根目录的位置。通常是放在项目根目录（或者解决方案根目录）的某个子目录里。

具体怎么做呢？这就需要用到本文的主题：环境变量了。刚才提到的两个相对目录所对应的环境变量如下表所示：

目录	对应的环境变量名称
项目根目录	$(ProjectDir)
解决方案根目录	$(SolutionDir)

要解决刚才小例子中的问题，

–Root/
—-Test.vcxproj
—-hello.cpp
—-hello.h
—-world.cpp
—-world.h
—-main.cpp
—-/subdir
——sub.h

注意到.vcxproj所在目录即项目根目录，也就是$(ProjectDir)的取值等于Root/。所以要把subdir放在包含目录里，可以新建这样一条包含路径：

$(ProjectDir)subdir

这样，在main.cpp里就可以直接写#include "sub.h"了。不管项目被拷贝到哪里，都不用修改包含路径。

上面就是环境变量使用的一个小例子。使用环境变量来编写文件包含路径的好处是: 包含路径独立于工程所在的路径，无论工程被移动到哪里，都不需要重新修改包含路径，因为使用环境变量来编写的文件包含路径是一种相对路径。

其它vs环境变量

如何查看所有的环境变量值呢？

有好多个地方都可以查看，比如刚才在添加包含目录时候，弹出的窗口，注意其右下方，有个“宏”按钮

点击它就能看到所有的“宏” （即vs环境变量的值）：

在上方的输入框可以进行过滤。

下面的表格给出了常用的环境变量的含义：

环境变量名	含义
`$(SolutionDir)`	解决方案目录：即.sln文件所在路径
`$(ProjectDir)`	项目根目录:, 即.vcxproj文件所在路径
`$(Configuration)`	当前的编译配置名称，比如Debug，或Release
`$(ProjectName)`	当前项目名称
`$(SolutionName)`	解决方案名称
`$(OutDir)`	项目输出文件目录
`$(TargetDir)`	项目输出文件目录
`$(TargetName)`	项目生成目标文件, 通常和`$(ProjectName)`同名, 如Game
`$(TargetExt)`	项目生成文件后缀名，如.exe, .lib具体取决于工程设置
`$(TargetFileName)`	项目输出文件名字。比如Game.exe, 等于 $(TargetName) + $(TargetExt)
`$(ProjectExt)`	工程文件后缀名，如.vcxproj

本文将以实际例子说明如何合理使用这些环境变量来组织VC++工程。

使用vs环境变量来组织工程

通常一个解决方案包含多个项目，这些项目相互之间可能存在依赖关系，以下面这个解决方案为例：

这个解决方案叫：CS.cpp, 包含了7个项目:

项目名	生成目标	描述
`Algorithm`	.exe	算法和数据结构实践
`c_language`	.exe	c语言实践
`TotalSTL`	.exe	STL实践
`TrainingGround`	.exe	C++语法自由训练场
`UnderstandingCpp11`	.exe	深入理解C++11代码实践
`gtest`	.lib	google c++单元测试框架，给其他几个项目作为测试框架
`util`	.lib	个人积累工具类，为其他几个项目提供util函数

其中五个项目是生成.exe文件的应用程序，另外两个gtest和util是服务于其他五个项目的，它俩生成的是.lib库文件，来为其他五个项目链接使用。

下图是这个解决方案文件的物理路径：

可以看到，每个项目名称对应一个同名文件夹。（Algorithm项目对应CS.cpp文件夹，因为Algorithm这个项目名字是中途修改的。)

除了7个项目名对应的目录，其他几个文件夹的作用如下表所示：

文件夹	作用
`include`	项目中使用到的头文件存放于此
`libs`	项目中使用到的库文件存放于此, gtest和util这种库工程的输出文件也存放于此，如各种.lib文件
`intermediate`	所有项目的”中间目录”集中存放于此
`output`	所有应用程序项目的”输出文件”存放于此，如各种.exe文件
`res`	项目中用到的资源文件存放于此，比如.txt, .json等文件
`_build`	与VC++项目无关，不需留意。

下面介绍下我是如何把这7个项目组织起来协同工作，并且做到没有冗余文件。

其实，组织项目很简单，仅需掌握C++程序构建的本质，关键的两个阶段：编译和链接。

第一步，让项目编译通过

这一步的目标是：让5个生成.exe的项目编译通过。以其中任意一个为例讲解，其他的与之类似。那么我就以TotalSTL为例吧，

先保证TotalSTL其内部代码没有语法错误。

其次，因为代码中使用了gtest和util两个项目中的代码，因此需要确保TotalSTL项目能够搜索到gtest和util的头文件。也就是说把gtest和util的头文件所在目录添加到TotalSTL项目的包含路径里即可。增加项目包含目录的操作在上一篇文章中已经提到，这里不再细说。

需要注意的一点是，由于gtest和util属于公共使用的库，所以最好是把它们的头文件放在一个公共的路径下，比如放在常见的以include命名的目录。这正是前面表格中提到的include文件夹的作用，其物理结构如下图所示：

可以看到，在include目录下包含了gtest和util等子目录，他们是按照项目来分类，除了gtest和util这两个项目，还有其他的包含文件也集中放在此处。

我要做的是把include添加到TotalSTL包含目录中，运用上一篇文章学到的环境变量$(SolutionDir)，我可以这样编写这个包含目录：

$(SolutionDir)include/

添加完包含目录，在TotalSTL项目的main.cpp中，就可以这样引用gtest和util的头文件：

main.cpp

#include "gtest/gtest.h"            // gtest是include文件夹的子文件夹，gtest.h是在gtest文件夹下，因此要加上gtest/前缀
#include "util/FileReader.h"        // 同理，util是include的子文件夹，FileReader.h是在util文件夹下，因此加上util/前缀

void dummyExitFunction() 
{
    elloop::FileReader::getInstance()->purege();
    char c = getchar();
}

int main(int argc, char** argv) {

#if defined(_MSC_VER) && defined(_DEBUG)
    // make program stop when debug.
    atexit(dummyExitFunction);
    turnOnMemroyCheck();
#endif

    testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
    return RUN_ALL_TESTS();
}

其中，#include "gtest/gtest.h", gtest是include文件夹的子文件夹，gtest.h是在gtest文件夹下，因此要加上gtest/前缀
同理，#include "util/FileReader.h", util是include的子文件夹，FileReader.h是在util文件夹下，因此加上util/前缀

包含目录配置完毕，项目就能够顺利通过编译了。其他四个项目的配置与TotalSTL的配置一样，也把include加入到包含目录即可。

第二步：让项目链接通过

在配置完包含目录，编译通过之后，我如果点“生成”项目，在链接阶段会报错的，是因为五个.exe项目在链接时，没有找到它们依赖的gtest和util库文件。

这一步就是配置库搜索路径：

思路是，先确定gtest和util两个项目生成的库文件存放在何处，然后把库文件所在路径加入到其他五个项目的库搜索路径即可。

1. 确定库文件位置

跟前面讲的把公共头文件统一放在include目录类似，公共的库文件一般是放到名为lib或者library的文件夹下，正如前文的目录结构图所示，我把它们统一放到了$(SolutionDir)libs目录下，如图，gtest.lib和util.lib就是gtest和util两个项目生成的库文件：

要想做到让gtest和util这俩项目”把蛋下到libs这里”是需要设置的。以gtest项目为例，进行如下的设置：项目属性 - 库管理器 - 常规 - 输出文件 :

注意到其中对环境变量的使用，$(SolutionDir)libs/ 就是我的目的地，$(TargetFileName) == gtest.lib

2. 把库文件所在目录加入到库搜索路径

现在确定了库文件路径为：

$(SolutionDir)libs/

下面把它加入到项目的库搜索路径，还是以TotalSTL项目为例，进行如下操作：项目属性 - 配置属性 - 链接器 - 常规 - 附加库目录

经过这两个小步骤，就完成了库文件搜索路径的设置。其他的4个项目也按照TotalSTL这样设置一下库搜索目录也就完成了第二步，至此即可保证项目链接通过了。

调整项目生成顺序

在设置完文件包含目录和库文件搜索目录之后，当我点击“生成解决方案”的时候，还是可能发生有些项目生成失败的情况。在生成失败之后，我什么也不改，再点一次“生成解决方案”，第二次就生成成功了。这是为什么呢？

这是因为项目生成顺序问题造成的。我们知道，5个.exe项目依赖gtest和util这俩项目，如果在生成gtest和util之前，就开始生成其他项目，比如TotalSTL, 那么当TotalSTL链接时，发现gtest.lib和util.lib还没有生成，此时就生成失败了。

而第二次点击生成的时候，此时，gtest和util在第一次生成时已经成功产生gtest.lib和util.lib，第二次生成时，TotalSTL等其他失败的项目重新重试链接，这次找到了两个.lib文件，于是生成成功了。

怎么能让解决方案一次就生成成功呢？

这就需要调整项目的生成顺序，很简单，还是以TotalSTL为例，进行如下操作：项目属性 - 通用属性 - 引用 - 添加新引用

在弹出的列表中，选择其依赖的项目。选择gtest和util，确定即可。

其他四个.exe项目也做相应处理。设置完毕即可一次生成成功了。

在上文的解决方案物理路径图中，还有两个文件夹：intermediate和output 值得介绍一下。

intermediate: 项目的中间目录，生成过程中产生的一些中间文件存放于此
output: 项目的输出目录，生成的结果文件存放于此，比如TotalSTL.exe, TotalSTL.pdb, TotalSTL.ilk这些类型的文件

设置这两个目录是为了方便所有项目统一管理，避免混乱。

下面是这两个目录的设置过程：项目属性 - 配置属性 - 常规 - 输出目录/中间目录

输出目录的值为： $(SolutionDir)output/$(Configuration)/$(ProjectName)

中间目录的值为：$(SolutionDir)intermediate/$(Configuration)/$(ProjectName)

注意其中环境变量的使用：$(SolutionDir)/intermediate 和 $(SolutionDir)output 分别定为到上面提到的两个文件夹，然后按照编译配置, 即$(Configuration)(通常为Debug或者Release)来分目录，最后以项目名称来分目录。

生成之后的目录结构如下图所示, 可以看到图中路径正是把$(Configuration)(值为Debug)， $(ProjectName)（项目名字）代入之后的结果：

管理可执行文件生成位置

上面在讲到gtest和util这两个项目的生成.lib的位置时，提到了改变项目的生成文件位置。与之类似，其他5个生成.exe的项目，也可以做设置，使生成的.exe按照统一的目录存放，方便查找和管理。

以TotalSTL项目为例，具体操作如下：项目属性 - 配置属性 - 链接器 - 常规 - 输出文件

其值设置为：$(OutDir)$(TargetFileName)

注意到其中环境变量的使用，其中的$(OutDir)就是上一小节提到的输出目录，其值刚才被设置为$(SolutionDir)output/$(Configuration)/$(ProjectName)，把它代入到上面，展开为：

$(SolutionDir)output/$(Configuration)/$(ProjectName)$(TargetFileName)

生成之后的物理路径结构为：

可以看到输出的TotalSTL.exe的路径正是”输出目录”，文件名TotalSTL.exe即$(TargetFileName)。

管理工作目录

工作目录是程序运行时，搜索资源文件的路径，具体设置在：项目属性 - 配置属性 - 调试 - 工作目录：

以TrainingGround项目为例:

其值为：$(SolutionDir)res/, 即对应开篇解决方案图中的res文件夹。

总结

本文展示了如何借助Visual Studio的环境变量来组织一个VC++解决方案的工程目录结构。提到了如何使用环境变量来编写头文件包含路径、库文件搜索路径、中间目录、输出目录、输出文件位置、工作目录等。

解决方案代码地址：CS.cpp ( https://github.com/elloop/CS.cpp )1.0(visual-studio分支）

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