Bài viết này sẽ giải thích về Quy trình biên dịch C++ và cũng sẽ giới thiệu các loại trình biên dịch khác nhau mà bạn có thể sử dụng để viết code C++.

Trình biên dịch hay được gọi là compiler có thể hiểu là công việc dịch chuỗi câu lệnh được viết từ một ngôn ngữ lập trình thành chương trình tương đương dưới dạng ngôn ngữ máy tính, thường là ngôn ngữ ở cấp thấp hơn ngôn ngữ máy. Đầu tiên, hãy cùng tìm hiểu quy trình biên dịch của C++ nhé!

Quy trình biên dịch

Tiền xử lý (Preprocessing): Giai đoạn này sẽ phân tích source code trong bước đầu tiên của quy trình biên dịch và thực hiện các tác vụ như include các tệp tiêu đề ( header file), mở rộng macro (expanding macro)  và xử lý các câu lệnh biên dịch có điều kiện.

Phân tích cú pháp (Parsing): Bước tiếp theo là phân tích cú pháp, trong đó trình biên dịch kiểm tra cú pháp của source code và tạo một cây cú pháp trừu tượng (AST) để biểu diễn code.

Phân tích Semantic: Trình biên dịch phân tích AST trong bước này và thực hiện các tác vụ như type checking, name resolution và kiểm tra lỗi để đảm bảo code hợp lệ và có thể thực thi được. 

Tối ưu hóa (Optimization): Sau khi phân tích và xác thực code, trình biên dịch có thể thực hiện các tối ưu hóa khác nhau để nâng cao hiệu suất của result code. Những tối ưu hóa này bao gồm loại bỏ dead code, inlining functions và sắp xếp lại code để cải thiện hiệu suất bộ đệm.

Tạo code (Code generation): Cuối cùng, trình biên dịch tạo  object code mà máy tính có thể thực thi.  Object code này thường ở dạng machine code hay assembly code.

Các trình biên dịch C++ online phổ biến

1. Microsoft Visual C++ 

Microsoft Visual C++ là trình biên dịch C++ phổ biến do Microsoft phát triển. Microsoft đã phát triển Visual C++ như một phần của Visual Studio IDE của họ để hoạt động cụ thể với các hệ điều hành Microsoft Windows và cung cấp cho các lập trình viên các công cụ mạnh mẽ để xây dựng ứng dụng Windows hiệu suất cao, bao gồm ứng dụng máy tính để bàn, game và device drivers.

Một trong những ưu điểm của Visual C++ là tích hợp chặt chẽ với Visual Studio, cung cấp một bộ tính năng phong phú để phát triển và debug code, bao gồm code editor, trình gỡ lỗi và các công cụ profiling khác nhau. Visual C++ hỗ trợ nhiều tiêu chuẩn C++, bao gồm C++11, C++14, C++17 và một số tính năng của C++20.

Thư viện Microsoft Foundation Class (MFC) được bao gồm trong Visual C++ và cung cấp cho các lập trình viên các pre-built class để xây dựng các ứng dụng dựa trên Windows.

Tuy nhiên, Visual C++ có thể không phải là lựa chọn tốt nhất cho các dev muốn xây dựng các ứng dụng khác trên nền tảng khác không phải Windows hoặc những người thích phần mềm nguồn mở. So với các trình biên dịch khác như GCC hoặc Clang, việc thiết lập và định cấu hình Visual C++ có thể phức tạp hơn.

2. Embarcadero C++ builder

Embarcadero C++ Builder là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) và trình biên dịch độc quyền cho ngôn ngữ lập trình C++, cung cấp các công cụ mạnh mẽ và dễ sử dụng để xây dựng các ứng dụng hiệu suất cao cho Windows, macOS và các nền tảng di động.

Sử dụng Embarcadero C++ Builder làm trình biên dịch C++ cung cấp một môi trường phát triển mạnh mẽ và giàu tính năng với nhiều công cụ để xây dựng các ứng dụng phức tạp. Nó cung cấp một giao diện người dùng trực quan, một bộ thư viện và component toàn diện, cùng nhiều công cụ debug và tối ưu hóa khác nhau.

Một ưu điểm khác của Embarcadero C++ Builder là nó cho phép các lập trình viên xây dựng ứng dụng cho nhiều nền tảng khác nhau, bao gồm Windows, macOS và các nền tảng di động như iOS và Android.

Tuy nhiên, bởi vì chi phí bản quyền của Embarcadero C++ Builder khá đắt, điều này có thể khiến các lập trình viên không đủ chi trả cho tiền bản quyền để sử dụng.

3. Intel C++ compiler

Trình biên dịch C++ của Intel là trình biên dịch C++ thương mại nổi tiếng về khả năng tối ưu hóa và hiệu năng cao. Intel đã thiết kế nó để hoạt động phù hợp với bộ xử lý của họ và có thể tối ưu hóa được code cho cả hệ điều hành Windows và Linux.

Một trong những ưu điểm chính của  Intel C++ compiler là khả năng tối ưu hóa code cao để tận dụng các tính năng của bộ xử lý Intel. Tính năng này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất, đặc biệt là đối với các ứng dụng chuyên sâu về tính toán.

Ngoài ra, các lập trình viên đánh giá cao Intel C++ compiler vì đã hỗ trợ các tính năng và phiên bản C++ mới nhất, chẳng hạn như C++11 và C++14. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho những ai muốn sử dụng các tính năng mới nhất.

Tuy nhiên, một nhược điểm của Intel C++ compiler là bạn phải trả phí để sử dụng. Điều này có thể khiến các cá nhân hoặc các nhóm nhỏ khó tiếp cận hơn, những người không có đủ ngân sách để mua giấy phép.

Nhìn chung, các lập trình viên muốn tối ưu hóa code cho bộ xử lý Intel và sử dụng các tính năng ngôn ngữ C++ mới nhất sẽ thấy Intel C++ compiler là một lựa chọn tuyệt vời. Tuy nhiên, nó có thể không phù hợp với các dev có ngân sách eo hẹp hoặc làm việc trên các nền tảng không phải của Intel.

4. MinGW

Các lập trình viên C++ trên Windows thường thích sử dụng MinGW hơn các trình biên dịch Windows khác vì nó mang lại một số lợi ích. Một trong những ưu điểm chính của MinGW là nó sử dụng trình biên dịch GCC, được cộng đồng C++ sử dụng và hỗ trợ rộng rãi. Các dev đã quen thuộc với GCC và chuỗi công cụ của nó có thể dễ dàng làm việc với MinGW.

MinGW cũng cung cấp một môi trường phát triển nhẹ hơn so với các trình biên dịch Windows khác, giúp làm việc dễ dàng hơn trên phần cứng yếu hơn hoặc cũ hơn. Hơn nữa, MinGW hoàn toàn miễn phí.

5. Borland

Borland International đã phát triển Borland C++ làm trình biên dịch cho ngôn ngữ lập trình C++. Mặc dù nó không được sử dụng rộng rãi như các trình biên dịch khác như GCC hay Microsoft Visual C++, nhưng một số nhà phát triển và nhóm phát triển vẫn thấy nó phổ biến.

Borland C++ mang đến sự dễ sử dụng và khả năng tương thích với phần cứng và phần mềm cũ, làm cho nó trở thành lựa chọn phù hợp cho các nhà phát triển cần duy trì legacy code hoặc làm việc với các hệ thống cũ. Hơn nữa, Borland C++ nổi tiếng về việc sản xuất code hiệu quả và chất lượng cao.

Tuy nhiên, Borland C++ cũng có một vài nhược điểm. Đó là nó có thể không  được update như các trình biên dịch khác, điều này có thể hạn chế khả năng tương thích của nó với các  phần cứng và phần mềm mới. Ngoài ra, công ty phát triển Borland C++ không còn hoạt động, điều này khiến việc hỗ trợ bị hạn chế hơn.

6. Dev C++

Dev C++ là một môi trường phát triển tích hợp nhẹ và mã nguồn mở (IDE) dành cho ngôn ngữ lập trình C++ dựa trên trình biên dịch MinGW GCC. Nó cung cấp một giao diện thân thiện với người dùng giúp dễ dàng viết, biên dịch và debug các chương trình C++.

Sử dụng Dev C++ làm trình biên dịch mang lại một số lợi ích. Nó là mã nguồn mở và miễn phí, ngoài ra, nó cung cấp một môi trường phát triển nhẹ và thân thiện với người dùng, có thể dễ làm việc hơn so với các trình biên dịch và IDE khác.

7. Clang

Clang là trình biên dịch C++ được sử dụng rộng rãi trong dự án LLVM. Apple đã phát triển nó và đây là mã nguồn mở. Clang nhằm mục đích cung cấp thời gian biên dịch nhanh và chính xác cũng như các thông báo và cảnh báo lỗi hữu ích để giúp các lập trình viên viết code chính xác hơn. Clang hỗ trợ nhiều phiên bản C++, bao gồm C++11, C++14, C++17 và C++20.

Một trong những ưu điểm của Clang là kiến ​​trúc module, cho phép nó dễ dàng tích hợp vào các công cụ và quy trình công việc khác. Clang cũng hỗ trợ tốt cho phân tích static và code refactoring, có thể giúp cải thiện chất lượng code và khả năng bảo trì.

8. Tiny C 

Tiny C Compiler (TCC) là một trình biên dịch C, nhưng cũng có thể biên dịch một số mã C++. TCC được thiết kế dễ sử dụng và tiện lợi, đồng thời có thể tạo tối ưu hóa được code một cách nhanh chóng. Chương trình hiện có sẵn trên nhiều nền tảng, bao gồm Windows, Linux và macOS.

Tuy nhiên, TCC có một số hạn chế so với các trình biên dịch C++ khác, chẳng hạn như Clang hoặc Microsoft Visual C++. Ví dụ: TCC chỉ hỗ trợ một số tiêu chuẩn C++ mới hơn và có thể gặp sự cố với code C++ phức tạp hơn. Ngoài ra, TCC thiếu một số tính năng tối ưu hóa nâng cao so với các trình biên dịch khác, điều này có thể dẫn đến việc thực thi code chậm hơn.

Nhìn chung, TCC có thể là một lựa chọn tốt cho các dự án C++ nhỏ hơn hoặc prototyping code một cách nhanh chóng. 

9. TurboC++

Turbo C++ là Môi trường Phát triển Tích hợp (IDE) và trình biên dịch cho ngôn ngữ lập trình C++. Borland đã phát hành nó vào đầu những năm 1990 và được các lập trình viên C++ ưa chuộng. Tuy nhiên, Turbo C++ hiện được coi là đã lỗi thời và có thể không phải là lựa chọn tốt nhất để phát triển C++ hiện đại.

Một trong những hạn chế chính của Turbo C++ là nó chỉ hỗ trợ các phiên bản C++ cũ hơn, chẳng hạn như C++98 và C++03. Điều này có nghĩa là nó có thể cần trợ giúp xử lý một số tính năng mới hơn của ngôn ngữ, chẳng hạn như move semantic, biểu thức lambda và các mẫu biến thể. Ngoài ra, Turbo C++ có thể không tương thích với các hệ điều hành hiện đại, chẳng hạn như Windows 10 hoặc macOS.

10. Code::Blocks

Code::Blocks là một IDE mã nguồn mở phổ biến hỗ trợ nhiều trình biên dịch, bao gồm GCC, Clang và Microsoft Visual C++. Nó đặc biệt phổ biến đối với người mới bắt đầu và lập trình viên trình độ trung cấp để phát triển C++.

Một trong những ưu điểm chính của Code::Blocks là giao diện rõ ràng và trực quan giúp dễ dàng điều hướng và sử dụng, ngay cả đối với những người mới học lập trình C++. Nó cũng cung cấp nhiều tính năng, chẳng hạn như làm highlight code, completion code và các công cụ debug, có thể giúp quá trình phát triển dễ dàng và hiệu quả hơn.

Một ưu điểm khác của Code::Blocks là nó hỗ trợ nhiều nền tảng, bao gồm Windows, Linux và macOS. Do đó, đây là một lựa chọn tuyệt vời cho các dev cần làm việc trên các hệ điều hành khác nhau.

Tuy nhiên, một nhược điểm tiềm tàng của Code::Blocks là nó có thể có ít tính năng hơn hoặc có thể hạn chế tùy chỉnh như các IDE khác, chẳng hạn như Visual Studio hoặc CLion. Ngoài ra, nó có thể không phù hợp với các dự án rất lớn hoặc phức tạp, vì nó có thể không cung cấp cùng mức hiệu suất hoặc tối ưu hóa như các trình biên dịch khác.

VietnamWorks inTECH