MSYS2 使用指北
本文主要介绍 Windows 上使用 GCC 编译器的 state-of-the-art 方案，即 MSYS2 方案。
MSYS2 介绍
MSYS2 是一套利用类 Linux （POSIX）环境在 Windows 上编译原生应用程序的解决方案，并提供了在 Windows 上使用 GCC、Clang 等编译器的环境。
GNU Compiler Collection （GCC）是 GNU/Linux 上基本的编译器套件，几乎为所有 Linux 发行版预安装，用于编译绝大多数 Linux 系统下的二进制程序，并且是 Linux 和跨平台编译器与 ABI 的事实标准。
然而，正是由于 GCC 与 Linux 系统深度绑定，其对其他系统，尤其是 Windows 系统的支持不良。 数十年来，无数开发者为其在 Windows 上的支持做出了巨大的贡献，其中与 MSYS2 密切相关的有：
- MinGW（Minimalist GNU for Windows）与 MinGW-w64 计划提供了在 Windows 上使用 GCC 编译器的最小环境，用于编译原生 Windows 程序。经过一系列发展，MinGW 已成为在 Linux 下为 Windows 交叉编译的基础。
- Cygwin 利用 Unix 兼容层，通过模拟 POSIX 环境并调用 GCC 编译器，来为 Unix 程序源代码生成可在 Windows 上运行的程序。
MSYS2 可以说是以上两者的结合体。 一方面，其利用 Cygwin 实现了丰富的 POSIX 环境，可以执行一系列编译脚本；另一方面，其利用 MinGW-w64 实现了 Windows 原生程序的编译，可以使用 Windows、DirectX 等 API 进行程序编写。
应当注意，Cygwin 是借助兼容层运行的 Unix 程序，并非直接编译的原生 Windows 程序，因此对 Windows 原生的 API 支持较为复杂。 区分 Cygwin 环境与原生环境对使用并理解 MSYS2 的各个子系统有很大帮助。
MSYS2 安装
由于国内网络环境复杂，推荐使用镜像源进行安装。 此处以清华大学源为例。
首先下载安装程序。
打开https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/msys2/distrib/，选择符合架构的安装器，一般选择 msys2-x86_64-latest.exe 即可。
双击安装程序即可进行安装。
然而，由于国内复杂的电磁环境，安装一般会卡住，并显示以下日志：
==> Importing owner trust values...
==> Disabling revoked keys in keyring...
-> Disabled 4 keys.
==> Updating trust database...
这是安装程序运行gpg --batch --check-trustdb时无法连接到信任数据库以完成更新导致的。
安装程序似乎不能识别 Windows 系统的代理，因此即使使用代理依然会卡住。
一般有两个方案解决此问题：
- 断网安装。使用安装程序时切断互联网以阻止数据库更新即可。
- 使用自解压程序。选择
msys2-x86_64-latest.sfx.exe或直接下载msys2-x86_64-latest.tar.xz压缩包并解压即可。
完成安装后需进行镜像配置，否则下载速度较慢。
打开MSYS2 MSYS终端并运行
sed -i "s#https\?://mirror.msys2.org/#https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/msys2/#g" /etc/pacman.d/mirrorlist*
即可
MSYS2 使用
接下来介绍 MSYS2 的维护与使用。
区分 MSYS2 子系统
MSYS2 安装完成后，不难发现许多个终端入口，包括MSYS2 MSYS、MSYS2 UCRT等等。
这些终端入口对应 MSYS2 的不同子系统，各自使用不同的二进制程序，接下来介绍这些子系统的不同之处。
首先介绍区分子系统使用的基本概念。
- POSIX环境：如介绍所述，MSYS2 集成了两种编译环境——类 POSIX 的 Cygwin 环境和 Windows 原生的 MinGW 环境。前者中能容易地使用 Unix 编译工具（Make等工具），但是编译出的程序必须链接至 Cygwin Unix 兼容层；后者则直接编译原生的 Windows 程序。
- C语言运行环境：在 Windows 上运行的程序必须链接至微软的C语言运行环境。早期微软使用的运行环境称为 MSVCRT，该环境具有较多缺点，但是对 Windows 系统的兼容性较好；微软之后推出了UCRT，该运行环境对旧 Windows 系统的兼容不好。
- 编译器与C++标准库实现：MSYS2支持 GCC 和 Clang 两种编译器，开源的 C++ 标准库也分为两种，即随 GCC 分发的
libstdc++和随 Clang/LLVM 分发的libc++。
根据以上概念，可以比较容易地为 x86_64 下 MSYS2 的几个主要的子系统分类：
| MSYS | Clang64 | MinGW64 | UCRT | |
|---|---|---|---|---|
| 编译环境 | Cygwin | 原生 | 原生 | 原生 |
| C语言环境 | Cygwin | MSVCRT | MSVRCT | UCRT |
| 编译器 | * | Clang | GCC/Clang | GCC/Clang |
*：MSYS 环境下也可安装编译器，但是生成的程序均基于 Cygwin 兼容层且会覆盖其他子系统的编译器。一般不推荐使用其下的编译器。
除此之外，如需要为 x86 或 ARM64 指令集生成程序，则需要使用对应的子系统。
在实现上，这几个子系统的软件包具有不同的前缀，并分别安装至不同的路径中。
MSYS 子系统下的软件包没有前缀，直接安装至 /usr 或根目录下。
其他子系统的包具有mingw-w64-<环境>-的前缀，且安装在对应的子目录下，如 URCT 子系统的包前缀为mingw-w64-ucrt-x86_64-，安装至 /ucrt64 目录下。
由于在MSYS2 终端中的PATH环境变量中优先，MSYS 子系统下的可执行文件会覆盖各自子系统下的对应可执行文件；其他子系统下的软件包则不会互相干涉。
唯一的例外是make程序——在子系统下安装的make程序名为mingw32-make.exe，因此不会与 MSYS 子系统的make冲突。
为在 MSYS2 终端外调用程序，可将对应子系统的目录（如\ucrt64\bin）添加至 Windows 的 PATH 环境变量中。
选择子系统/安装软件包
在选择子系统时，根据上文列举的不同，可参考按照以下标准进行选择：
- 如果不知道如何选：选择
UCRT子系统。 - 不需要与操作系统进行直接交互的软件（如
grep等脚本）：选择MSYS子系统。 - 目标指令集：ARM64指令集选择
Clangarm64子系统，x86_32 (i686) 指令集选择mingw32子系统。 - 操作系统兼容性：若需要兼容旧 Windows 系统，选择
Clang64或mingw64子系统，否则选择UCRT子系统。若需编译的源代码只能在 Linux 上运行，考虑选择MSYS子系统。 - 编译器偏好：根据编译器选择子系统。
由于复杂的子系统设计，在安装某个软件包前，可在包存储库上先行查阅。 例如，在其上查阅 GCC，可得以下结果。
第一个结果是 MSYS 子系统下的，第二个结果则是其他子系统下的。 注意搜索栏左侧的 “Base Packages” 下拉菜单，该下拉菜单指定是否为每个子系统进行搜索。 若选中 “Packages”，则会为每个子系统显示一个条目。 打开该条目，可见以下页面：
下拉即可在“Binary Packages”一栏按照自己的子系统选择对应的软件包。 注意“Base Group(s)”一栏。 像 GCC 一样的软件一般不会单独下载，而是在某个分组中一起下载，这里可以看到包含此软件包的所有分组。 选择 UCRT64 子系统下的 GCC 软件，其详情页如下
选中“Installation”一栏后的复制符号并粘贴至终端中即可完成安装。
注意此处也有“Group(s)”一栏。
一般来说，GCC 编译器应当在toolchain分组中一并下载。