CMake

Posted 2022-12-03 只缘心高嫌地窄

• 部分转载自:IBM 在 linux 下使用 CMake 构建应用程序
• 这个比较好
• 还没整理完…
• AUX_SOURCE_DIRECTORY(. DIR_SRCS)
• AUX_SOURCE_DIRECTORY 将当前目录中的源文件名称赋值给变量 DIR_SRCS
• ADD_EXECUTABLE(main $DIR_SRCS)
• ADD_EXECUTABLE 指示变量 DIR_SRCS 中的源文件需要编译 成一个名称为 main 的可执行文件
• ADD_LIBRARY (Test $DIR_TEST1_SRCS)
• ADD_LIBRARY 将目录中的源文件编译为共享库。

简介

• CMake 是一个跨平台的自动化建构系统,它使用一个名为 CMakeLists.txt 的文件来描述构建过程,可以产生标准的构建文件,如 Unix 的 Makefile 或Windows Visual C++ 的 projects/workspaces 。文件 CMakeLists.txt 需要手工编写,也可以通过编写脚本进行半自动的生成。CMake 提供了比 autoconfig 更简洁的语法。在 linux 平台下使用 CMake 生成 Makefile 并编译的流程如下:
• 1. 编写 CmakeLists.txt。
• 1. 执行命令“cmake PATH”或者“ccmake PATH”生成 Makefile ( PATH 是 CMakeLists.txt 所在的目录 )。
• 1. 使用 make 命令进行编译。

入门案例：单个源文件

对于简单的项目，只需要写几行代码就可以了。例如，假设现在我们的项目中只有一个源文件 main.cc ，该程序的用途是计算一个数的指数幂。
编写 CMakeLists.txt
首先编写 CMakeLists.txt 文件，并保存在与 main.cc 源文件同个目录下：

# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 项目信息
project (Demo1)
# 指定生成目标
add_executable(Demo main.cc)

CMakeLists.txt 的语法比较简单，由命令、注释和空格组成，其中命令是不区分大小写的。符号 # 后面的内容被认为是注释。命令由命令名称、小括号和参数组成，参数之间使用空格进行间隔。
对于上面的 CMakeLists.txt 文件，依次出现了几个命令：
cmake_minimum_required：指定运行此配置文件所需的 CMake 的最低版本；
project：参数值是 Demo1，该命令表示项目的名称是 Demo1 。
add_executable： 将名为 main.cc 的源文件编译成一个名称为 Demo 的可执行文件。

编译项目

之后，在当前目录执行 cmake . ，得到 Makefile 后再使用 make 命令编译得到 Demo1 可执行文件。

[ehome@xman Demo1]$ cmake .
-- The C compiler identification is GNU 4.8.2
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.2
-- Check for working C compiler: /usr/sbin/cc
-- Check for working C compiler: /usr/sbin/cc -- works
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/sbin/c++
-- Check for working CXX compiler: /usr/sbin/c++ -- works
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /home/ehome/Documents/programming/C/power/Demo1
[ehome@xman Demo1]$ make
Scanning dependencies of target Demo
[100%] Building C object CMakeFiles/Demo.dir/main.cc.o
Linking C executable Demo
[100%] Built target Demo
[ehome@xman Demo1]$ ./Demo 5 4
5 ^ 4 is 625
[ehome@xman Demo1]$ ./Demo 7 3
7 ^ 3 is 343
[ehome@xman Demo1]$ ./Demo 2 10
2 ^ 10 is 1024

同一目录，多个源文件

上面的例子只有单个源文件。现在假如把 power 函数单独写进一个名为 MathFunctions.c 的源文件里，使得这个工程变成如下的形式：

./Demo2
    |
    +--- main.cc
    |
    +--- MathFunctions.cc
    |
    +--- MathFunctions.h

这个时候，CMakeLists.txt 可以改成如下的形式：

# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 项目信息
project (Demo2)
# 指定生成目标
add_executable(Demo main.cc MathFunctions.cc)

唯一的改动只是在 add_executable 命令中增加了一个 MathFunctions.cc 源文件。这样写当然没什么问题，但是如果源文件很多，把所有源文件的名字都加进去将是一件烦人的工作。更省事的方法是使用 aux_source_directory 命令，该命令会查找指定目录下的所有源文件，然后将结果存进指定变量名。其语法如下：

aux_source_directory()

因此，可以修改 CMakeLists.txt 如下：

# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 项目信息
project (Demo2)
# 查找当前目录下的所有源文件
# 并将名称保存到 DIR_SRCS 变量
aux_source_directory(. DIR_SRCS)
# 指定生成目标
add_executable(Demo $DIR_SRCS)

这样，CMake 会将当前目录所有源文件的文件名赋值给变量 DIR_SRCS ，再指示变量 DIR_SRCS 中的源文件需要编译成一个名称为 Demo 的可执行文件。

多个目录，多个源文件

现在进一步将 MathFunctions.h 和 MathFunctions.cc 文件移动到 math 目录下。

./Demo3
    |
    +--- main.cc
    |
    +--- math/
          |
          +--- MathFunctions.cc
          |
          +--- MathFunctions.h

对于这种情况，需要分别在项目根目录 Demo3 和 math 目录里各编写一个 CMakeLists.txt 文件。为了方便，我们可以先将 math 目录里的文件编译成静态库再由 main 函数调用。
根目录中的 CMakeLists.txt ：

# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 项目信息
project (Demo3)
# 查找当前目录下的所有源文件
# 并将名称保存到 DIR_SRCS 变量
aux_source_directory(. DIR_SRCS)
# 添加 math 子目录
add_subdirectory(math)
# 指定生成目标
add_executable(Demo main.cc)
# 添加链接库
target_link_libraries(Demo MathFunctions)

该文件添加了下面的内容: 第3行，使用命令 add_subdirectory 指明本项目包含一个子目录 math，这样 math 目录下的 CMakeLists.txt 文件和源代码也会被处理 。第6行，使用命令 target_link_libraries 指明可执行文件 main 需要连接一个名为 MathFunctions 的链接库 。
子目录中的 CMakeLists.txt：

# 查找当前目录下的所有源文件
# 并将名称保存到 DIR_LIB_SRCS 变量
aux_source_directory(. DIR_LIB_SRCS)
# 生成链接库
add_library (MathFunctions $DIR_LIB_SRCS)

在该文件中使用命令 add_library 将 src 目录中的源文件编译为静态链接库。

自定义编译选项

CMake 允许为项目增加编译选项，从而可以根据用户的环境和需求选择最合适的编译方案。
例如，可以将 MathFunctions 库设为一个可选的库，如果该选项为 ON ，就使用该库定义的数学函数来进行运算。否则就调用标准库中的数学函数库。

修改 CMakeLists 文件

我们要做的第一步是在顶层的 CMakeLists.txt 文件中添加该选项：

# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 项目信息
project (Demo4)
# 加入一个配置头文件，用于处理 CMake 对源码的设置
configure_file (
  "$PROJECT_SOURCE_DIR/config.h.in"
  "$PROJECT_BINARY_DIR/config.h"
  )
# 是否使用自己的 MathFunctions 库
option (USE_MYMATH
       "Use provided math implementation" ON)
# 是否加入 MathFunctions 库
if (USE_MYMATH)
  include_directories ("$PROJECT_SOURCE_DIR/math")
  add_subdirectory (math)
  set (EXTRA_LIBS $EXTRA_LIBS MathFunctions)
endif (USE_MYMATH)
# 查找当前目录下的所有源文件
# 并将名称保存到 DIR_SRCS 变量
aux_source_directory(. DIR_SRCS)
# 指定生成目标
add_executable(Demo $DIR_SRCS)
target_link_libraries (Demo  $EXTRA_LIBS)

其中：
第7行的 configure_file 命令用于加入一个配置头文件 config.h ，这个文件由 CMake 从 config.h.in 生成，通过这样的机制，将可以通过预定义一些参数和变量来控制代码的生成。
第13行的 option 命令添加了一个 USE_MYMATH 选项，并且默认值为 ON 。
第17行根据 USE_MYMATH 变量的值来决定是否使用我们自己编写的 MathFunctions 库。

修改 main.cc 文件

之后修改 main.cc 文件，让其根据 USE_MYMATH 的预定义值来决定是否调用标准库还是 MathFunctions 库：

#include
#include
#include "config.h"
#ifdef USE_MYMATH
  #include "math/MathFunctions.h"
#else
  #include
#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;

编写 config.h.in 文件

上面的程序值得注意的是第2行，这里引用了一个 config.h 文件，这个文件预定义了 USE_MYMATH 的值。但我们并不直接编写这个文件，为了方便从 CMakeLists.txt 中导入配置，我们编写一个 config.h.in 文件，内容如下：

#cmakedefine USE_MYMATH

这样 CMake 会自动根据 CMakeLists 配置文件中的设置自动生成 config.h 文件。

编译项目

现在编译一下这个项目，为了便于交互式的选择该变量的值，可以使用 ccmake 命令