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從零學(xué)習(xí)cmake構(gòu)建系統(tǒng)

更新時(shí)間：2023年02月07日 11:30:08 作者：月下西樓

這篇文章主要為大家介紹了從零學(xué)習(xí)cmake構(gòu)建系統(tǒng)詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

什么是cmake

根據(jù)其官網(wǎng)的定義，cmake是一個(gè)開源跨平臺(tái)的，用于構(gòu)建、測(cè)試和打包軟件的一個(gè)套件工具。與cmake相關(guān)的幾個(gè)概念需要明晰，如GCC，make和makefile。

GCC：GCC是GNU Compiler Collection（就是GNU編譯器套件），也可以簡(jiǎn)單認(rèn)為是編譯器，它可以編譯很多種編程語言（括C、C++、Objective-C、Fortran、Java等等）
make：make工具可以看成是一個(gè)智能的批處理工具，它本身并沒有編譯和鏈接的功能，而是用類似于批處理的方式通過調(diào)用makefile文件中用戶指定的命令來進(jìn)行編譯和鏈接的。
makefile，makefile就是GCC命令的集合，make工具就根據(jù)makefile中的命令進(jìn)行編譯和鏈接的
cmake，當(dāng)項(xiàng)目非常大時(shí)，手寫makefile會(huì)非常煩碎，而且不同平臺(tái)makefile也會(huì)不同，所以cmake就是可以根據(jù)CMakeLists.txt自動(dòng)生成makefile。

入門實(shí)踐

我們已經(jīng)對(duì)于cmake有了一個(gè)總體上的認(rèn)識(shí)，接下來就通過官方提供的幾個(gè)例子介紹下如何使用cmake。

構(gòu)建單個(gè)源文件

項(xiàng)目只有一個(gè)源文件，結(jié)構(gòu)如下，我們一般會(huì)新建一個(gè)目錄存儲(chǔ)cmake運(yùn)行的產(chǎn)物，這里我新建了一個(gè)build目錄。

├── CMakeLists.txt
├── build
└── main.cc

main.cc的內(nèi)容如下

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/**
 * power - Calculate the power of number.
 * @param base: Base value.
 * @param exponent: Exponent value.
 *
 * @return base raised to the power exponent.
 */
double power(double base, int exponent)
{
    int result = base;
    int i;
    if (exponent == 0) {
        return 1;
    }
    for(i = 1; i < exponent; ++i){
        result = result * base;
    }
    return result;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc < 3){
        printf("Usage: %s base exponent \n", argv[0]);
        return 1;
    }
    double base = atof(argv[1]);
    int exponent = atoi(argv[2]);
    double result = power(base, exponent);
    printf("%g ^ %d is %g\n", base, exponent, result);
    return 0;
}

CMakeLists.txt的內(nèi)容如下：

# Cmake的最低版本號(hào)的要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 項(xiàng)目信息
project (Demo1)
# 指定生成目標(biāo)
add_executable(Demo main.cc)

在build目錄下執(zhí)行cmake .. 然后執(zhí)行make命令就可以得到Demo1的可執(zhí)行文件。

同一個(gè)目錄，多個(gè)源文件

如果我們將Demo1中main.cc的power函數(shù)抽取出來放到MathFunctions.cc中，項(xiàng)目結(jié)構(gòu)如下：

├── CMakeLists.txt
├── MathFunctions.cc
├── MathFunctions.h
├── build
└── main.cc

那么該如何編譯呢，我們可以通過在add_executable命令中增加將MathFunctions.cc，效果如下add_executable(Demo main.cc MathFunctions.cc)，但是如果有很多文件的情況下，一個(gè)文件一個(gè)文件的添加很麻煩，cmake提供了aux_source_directory命令，該命令會(huì)查找指定目錄下所有的源文件，然后將結(jié)果存到指定的變量名。CMakeLists.txt文件內(nèi)容如下

# CMake 最低版本號(hào)要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 項(xiàng)目信息
project (Demo2)
# 查找目錄下的所有源文件
# 并將名稱保存到 DIR_SRCS 變量
aux_source_directory(. DIR_SRCS)
# 指定生成目標(biāo)
add_executable(Demo ${DIR_SRCS})

多個(gè)目錄多個(gè)源文件

現(xiàn)在我們將MathFounction.h和MathFounction.cpp移動(dòng)到math目錄下，項(xiàng)目結(jié)構(gòu)如下：

├── CMakeLists.txt
├── build
├── main.cc
└── math
    ├── CMakeLists.txt
    ├── MathFunctions.cc
    └── MathFunctions.h

面對(duì)這種情況我們需要在Demo3目錄下和math目錄下各自編寫一個(gè)CmakeLists.txt文件，我們可以將math目錄里面的文件編譯成靜態(tài)庫再由main函數(shù)調(diào)用。 Demo3目錄下的CMakeLists.txt內(nèi)容如下

# CMake 最低版本號(hào)要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 項(xiàng)目信息
project (Demo3)
# 查找目錄下的所有源文件
# 并將名稱保存到 DIR_SRCS 變量
aux_source_directory(. DIR_SRCS)
# 添加 math 子目錄
add_subdirectory(math)
# 指定生成目標(biāo)
add_executable(Demo ${DIR_SRCS})
# 添加鏈接庫
target_link_libraries(Demo MathFunctions)

add_subdictory(math)指明本項(xiàng)目包含一個(gè)子目錄math，這樣，math目錄下的CMakeLists.txt文件和源代碼也會(huì)被使用，最后一行target_link_libraries指明可執(zhí)行文件需要鏈接一個(gè)名為MathFunctions的鏈接庫。math目錄下CMakeLists.txt內(nèi)容如下

# 查找當(dāng)前目錄下的所有源文件
# 并將名稱保存到 DIR_LIB_SRCS 變量
aux_source_directory(. DIR_LIB_SRCS)
# 指定生成 MathFunctions 鏈接庫
add_library (MathFunctions ${DIR_LIB_SRCS})

該文件中使用命令add_library將src目錄中源文件編譯為靜態(tài)鏈接庫

自定義編譯選項(xiàng)

CMake允許為項(xiàng)目增加編譯選項(xiàng)，從而可以根據(jù)用戶的環(huán)境和要求選擇最合適的編譯方案，例如可以將MathFunctions庫設(shè)置為一個(gè)可選的庫，如果該選項(xiàng)為ON，則使用該庫定義的函數(shù)來進(jìn)行運(yùn)算，否則就調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)庫的數(shù)學(xué)函數(shù)庫。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的我們需要在頂層的CMakeLists.txt中添加該選項(xiàng)，其內(nèi)容如下

cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 項(xiàng)目信息
project (Demo4)
set(CMAKE_INCLUDE_CURRENT_DIR ON)
# 是否使用自己的 MathFunctions 庫
option (USE_MYMATH
	   "Use provided math implementation" ON)
# 加入一個(gè)配置頭文件，用于處理 CMake 對(duì)源碼的設(shè)置
configure_file (
  "${PROJECT_SOURCE_DIR}/config.h.in"
  "${PROJECT_BINARY_DIR}/config.h"
  )
# 是否加入 MathFunctions 庫
if (USE_MYMATH)
  include_directories ("${PROJECT_SOURCE_DIR}/math")
  add_subdirectory (math)
  set (EXTRA_LIBS ${EXTRA_LIBS} MathFunctions)
endif (USE_MYMATH)
# 查找當(dāng)前目錄下的所有源文件
# 并將名稱保存到 DIR_SRCS 變量
aux_source_directory(. DIR_SRCS)
# 指定生成目標(biāo)
add_executable (Demo ${DIR_SRCS})
target_link_libraries (Demo  ${EXTRA_LIBS})

其中configure_file命令用于加入一個(gè)配置文件config.h，這個(gè)文件由CMake從config.h.in生成，通過這樣的機(jī)制可以通過預(yù)定義一些參數(shù)和變量來控制代碼的生成，config.h.in內(nèi)容如下：

#cmakedefine USE_MYMATH

其中的option命令添加了一個(gè)USE_MYMATH選項(xiàng)，并且默認(rèn)值為ON。之后根據(jù)USE_MYMATH變量的值決定是否使用我門自己編寫的MathFounctions庫

然后需要更改main.cc文件讓其根據(jù)USE_MYMATH的值確定是否調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)庫，內(nèi)容如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <config.h>
#ifdef USE_MYMATH
  #include <MathFunctions.h>
#else
  #include <math.h>
#endif
int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc < 3){
        printf("Usage: %s base exponent \n", argv[0]);
        return 1;
    }
    double base = atof(argv[1]);
    int exponent = atoi(argv[2]);
#ifdef USE_MYMATH
    printf("Now we use our own Math library. \n");
    double result = power(base, exponent);
#else
    printf("Now we use the standard library. \n");
    double result = pow(base, exponent);
#endif
    printf("%g ^ %d is %g\n", base, exponent, result);
    return 0;
}

值得注意的是這里引入了一個(gè)config.h，這個(gè)文件預(yù)定義了 USE_MYMATH 的值。但我們并不直接編寫這個(gè)文件，而是由CMake根據(jù)config.h.in自動(dòng)生成。