2023の Windows の c ランタイムライブラリ

Windows をクリーンにして開発環境を再整備。
clang + ucrt がよさそうなので関連して調査中。

各種ランタイム

コンパイラやビルド設定でリンクされるライブラリが変わる。
リンクされるライブラリが実行環境に含まれない場合に、配布物に含める必要が出てきてややこしい。

Cランタイム

msvcrt vs ucrt 。

msvcrt

VisualC 開発環境に含まれる感じ。
msvcrt は、VCのバージョンごとに違うので、
Microsoft Visual C++ Redistributable をインストーラーに含めてやるなど
対応が必要かもしれない。

ucrt

WindowsSdk(WindowsKits) に含まれる感じ。
ucrt の runtime は、Windows10 以降？のWindows に含まれるので配布物に含める必要がない

しかし ucrt のヘッダに vcruntime.h への依存があり、
msvc 抜きで WindowsKits 単体で使うことはできませぬ。

実際、ucrt と vcruntime に対してリンクされる。

cygwin 系

cygwin, msys, msys2 などがある。
dll にリンクした場合パスを通す必要が。

これにリンクするとパスが "C:\Users" => "/c/Users" のように変わる。

普通のアプリと混ぜて使う場合に、
フルパス互換性の問題が出やすい。
相対パスしか使わない場合はわりと平気。
symbolic link はあやしくなりやすい。

MinGW

分類しづらいのでここに。

• x86_64-pc-windows 向けのgcc
• Windows.h などコンパイルできるようにする
• gdi32.lib などリンクできるようにする

などの諸々のセット。
llvm-clang は Vc/WindowsKits 向けと MinGW 向けは別の環境であるようだ。
Vc/WindowsKits に msvcrt / ucrt の２バージョンがある。
つまり、

• clang-vc-msvcrt
• clang-vc-ucrt
• clang-mingw-msvcrt
• clang-mingw-ucrt

全部違うぽい。
この違いを本記事はメモしている。

C++ランタイム

libstdc++(gcc) vs libc++(llvm)。
dll にリンクした場合パスを通す必要が。

新しめの std::expected とかを使う場合に libc++ にしか入っていないというようなことがあったりする。

例外ランタイム？

libgcc_s(gcc) vs libunwind(llvm)。
dll にリンクした場合パスを通す必要が。

一覧

ucrt 用の triplet x86_64-pc-windows-ucrt あるのか確認中・・・

toolchain	target	c runtime	c++ runtime	例外
msvc	x86_64-pc-windows-msvc	msvcrt	msvcp?
msvc(ucrt)	x86_64-pc-windows-ucrt?	ucrt + vcruntime	msvcp
msys2	x86_64-pc-windows-msys	msys2	libstdc++	libgcc_s
msys2-mingw64	x86_64-pc-windows-gnu	msvcrt	libstdc++	libgcc_s
msys2-ucrt64	x86_64-pc-windows-ucrt?	ucrt	libstdc++	libgcc_s
llvm(公式 prebuilt)	x86_64-pc-windows-msvc	ucrt + vcruntime	msvcp
llvm-mingw-ucrt	x86_64-pc-windows-ucrt?	ucrt	libc++	libunwind
zig-0.11(clang-16)	x86_64-pc-windows-msvc	msvcrt	static link ?	static link ?

msvcrt と ucrt と vcruntime

https://learn.microsoft.com/ja-jp/cpp/c-runtime-library/crt-library-features?view=msvc-170

msvcrt

https://learn.microsoft.com/en-us/cpp/windows/latest-supported-vc-redist?view=msvc-170

vcruntime

https://learn.microsoft.com/ja-jp/cpp/build/run-time-library-behavior?view=msvc-170

ucrt

https://developer.microsoft.com/ja-jp/windows/downloads/sdk-archive/

> D:/msys64/usr/bin/ldd build/hello.exe
        ntdll.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/ntdll.dll (0x7ffc22390000)
        KERNEL32.DLL => /c/WINDOWS/System32/KERNEL32.DLL (0x7ffc20cf0000)
        KERNELBASE.dll => /c/WINDOWS/System32/KERNELBASE.dll (0x7ffc1faa0000)
        MSVCP140D.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/MSVCP140D.dll (0x7ffbd2b40000)
        VCRUNTIME140D.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/VCRUNTIME140D.dll (0x7ffc05070000)
        VCRUNTIME140_1D.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/VCRUNTIME140_1D.dll (0x7ffc0fda0000)
        ucrtbased.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/ucrtbased.dll (0x7ffbc7f50000)
        ucrtbased.dll => /c/Windows/System32/ucrtbased.dll (0x19020710000)

msys2

MSYSTEM=MSYS

https://zenn.dev/ousttrue/articles/d64d9e31e57913

MSYSTEM=MINGW64

git for windows がこれぽい。

https://github.com/git-for-windows/git-sdk-64

MSYSTEM=UCRT64

地味に pthread も。

> D:/msys64/usr/bin/ldd build\hello.exe
        ntdll.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/ntdll.dll (0x7ffc58bf0000)
        KERNEL32.DLL => /c/WINDOWS/System32/KERNEL32.DLL (0x7ffc57b80000)
        KERNELBASE.dll => /c/WINDOWS/System32/KERNELBASE.dll (0x7ffc56070000)
        ucrtbase.dll => /c/WINDOWS/System32/ucrtbase.dll (0x7ffc56600000)
        libgcc_s_seh-1.dll => /ucrt64/bin/libgcc_s_seh-1.dll (0x7ffc452d0000)
        libwinpthread-1.dll => /ucrt64/bin/libwinpthread-1.dll (0x7ffc451d0000)
        libstdc++-6.dll => /ucrt64/bin/libstdc++-6.dll (0x7ffc1f000000)

llvm clang

• clang-vc-msvcrt
• clang-vc-ucrt
• clang-mingw-msvcrt
• clang-mingw-ucrt

公式 prebuilt

clnag-vc
vc をインストールしないと msvcrt へのリンクができなくて実験できない様子。

> D:/msys64/usr/bin/ldd build/hello.exe
        ntdll.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/ntdll.dll (0x7ffc22390000)
        KERNEL32.DLL => /c/WINDOWS/System32/KERNEL32.DLL (0x7ffc20cf0000)
        KERNELBASE.dll => /c/WINDOWS/System32/KERNELBASE.dll (0x7ffc1faa0000)
        MSVCP140D.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/MSVCP140D.dll (0x7ffbd2e30000)
        VCRUNTIME140D.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/VCRUNTIME140D.dll (0x7ffbed400000)
        ucrtbased.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/ucrtbased.dll (0x7ffbc3690000)
        VCRUNTIME140_1D.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/VCRUNTIME140_1D.dll (0x7ffc1c280000)

llvm-mingw

https://github.com/mstorsjo/llvm-mingw

release に msvcrt 向けと ucrt 向け両方のビルドがある。
ということは、コマンドラインで msvcrt / ucrt をスイッチするのではなく
開発環境にどっちを使うのかを組み込んでしまうということなのかもしれない。

https://qiita.com/syoyo/items/ad14912c983da94ad16e

:::message info
llvm-mingw の ucrt ビルドがよさそうな気がする。
:::

zig

zig-0.11

c++ 関連が static link ?
libstdc++ と libc++ のどちらなのか要調査。

> CC="zig cc" CXX="zig c++" cmake -S . -B build -G Ninja
> cmake --build build
> D:/msys64/usr/bin/ldd build\hello.exe
        ntdll.dll => /c/WINDOWS/SYSTEM32/ntdll.dll (0x7ffc58bf0000)
        KERNEL32.DLL => /c/WINDOWS/System32/KERNEL32.DLL (0x7ffc57b80000)
        KERNELBASE.dll => /c/WINDOWS/System32/KERNELBASE.dll (0x7ffc56070000)
        msvcrt.dll => /c/WINDOWS/System32/msvcrt.dll (0x7ffc57df0000)

cmake では、 CMAKE_C_COMPILER="zig cc" を依存ライブラリに伝達していくのが難しい。小中規模で、ビルドを全部コントロールできるならあり。

meson ではリンカーの検出に失敗する問題があって、 meson にパッチを充てる必要がある。
https://github.com/mesonbuild/meson/pull/11918

cmake, meson ともにマイナーコンパイラーに厳しい・・・

デバッグシンボルは pdb。
さらなる選択肢、デバッグシンボルの形式があるぽい？

cmake と meson のコンパイラ探索

どうも環境変数 PATH から、cc や cl をサーチして見つかったものを
デフォルトのツールチェインとしているぽい。

CC="zig cc" CXX="zig c++" cmake -S . -B build のように
環境変数 CC や CXX から別名を指定できる。
PATH が通っていることが必用。

CMAKE_C_COMPILER
CMAKE_CXX_COMPILER の直接指定は fullpath が要求されるなど、
環境変数 CC, CXX を通した指定と微妙に挙動が異なる感じだった。

cmake では、CC="zig cc" や CXX="clang -stdlib=libc++" のような指定をした場合に、
依存ライブラリへのオプションの伝わり方が一定しない(書き方が一定しない)。
非Windowsなら sh でラップすればいいかもしれないが、Windowsだとむずいかもしれない。

prebuit 配布物では どれがいいのか

target	debug	memo
clang-vc-msvcrt	elf	本家prebuilt版？
clang-vc-ucrt	-	未発見
clang-mingw-msvcrt	elf	llvm-mingw配布 / msys2-clang64
clang-mingw-ucrt	elf	llvm-mingw配布 これがよさそう？
gcc-mingw-msvcrt	elf	msys2-mingw64
gcc-mingw-ucrt	elf	msys2-ucrt
clang-mingw-msvcrt	pdb	zig-0.11

msvcrt / ucrt や libgcc_s / libunwind の切り替えは、
コマンドライン制御よりも開発環境にデフォルト値として埋め込んだ方がよさそうである。
llvm-mingw を研究すればやり方はわかるかも。

cmake で２段目以降の依存ライブラリのコンパイラ切り替えが伝わらない。

書き方が一定していないので、
依存ライブラリのビルドにまで伝達するのが難しい場合がある。neovim のビルドとか。