[C/C++] -- CMake使用

CMake（Cross-platform Make）是一个开源的跨平台构建工具，用于自动生成用于不同操作系统和编译器的构建脚本。它可以简化项目的构建过程，使得开发人员能够更方便地管理代码、依赖项和构建设置。

CMake 使用一个名为 CMakeLists.txt 的配置文件来描述项目的构建过程。在 CMakeLists.txt 文件中，可以指定项目的源代码文件、依赖项以及构建选项等信息。然后，CMake 会根据这些信息生成对应平台的构建脚本（如 Makefile 或 Visual Studio 项目文件），从而完成项目的构建过程。

1.下载安装

1. Windows：

   • 在 CMake 官方网站 上下载 Windows 版本的安装程序。
   • 运行安装程序，按照提示进行安装。

2. macOS：

   • 可以使用 Homebrew 进行安装，命令为 brew install cmake。

3. Linux：

   • 在大多数 Linux 发行版的软件仓库中都可以找到 CMake，可以使用系统自带的软件包管理器进行安装，比如：
     • Ubuntu/Debian：sudo apt install cmake
     • Fedora：sudo dnf install cmake
     • CentOS：sudo yum install cmake

2.CMake使用介绍

1. 创建项目目录结构

假设你有以下项目目录结构：

project/
    |- src/
        |- main.cpp
        |- helper.cpp
    |- include/
        |- helper.h
    |- CMakeLists.txt

2. 编辑 CMakeLists.txt 文件

在项目根目录下创建一个 CMakeLists.txt 文件，并添加以下内容：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
 
project(MyProject)
 
# 添加可执行文件
add_executable(my_executable src/main.cpp src/helper.cpp)
 
# 添加头文件路径
target_include_directories(my_executable PUBLIC include)

3. 生成构建系统

在项目根目录下创建一个 build 目录，进入该目录，并运行以下命令生成构建系统：

cmake ..

4. 构建项目

根据生成的构建系统进行构建操作，比如使用 make 命令（如果是在 Linux/macOS）：

make

5. 运行程序

构建成功后，在 build 目录下会生成可执行文件，你可以运行它：

./my_executable

其他常见用法

• 指定编译选项：

target_compile_options(my_executable PRIVATE -Wall -Wextra)

• 添加库文件依赖：

find_package(SomeLibrary REQUIRED)
target_link_libraries(my_executable PRIVATE SomeLibrary::SomeLibrary)

3.使用示例

• 基本的 CMakeLists.txt 配置文件

cmake命令会执行目录下的CMakeLists.txt配置文件里面的配置项

cmake_minimum_required (VERSION 2.8) #要求cmake最低的版本号
project (demo) # 定义当前工程名字
set(CMAKE_BUILD_TYPE "Debug")#设置debug模式，如果没有这一行将不能调试设断点
set(CMAKE_CXX_FLAGS ${CMAKE_CXX_FLAGS} -g)
add_executable(main main.c)
#进入子目录下执行 CMakeLists.txt文件 这里的lib和tests里面都有可编译的代码文件
add_subdirectory(lib)
add_subdirectory(tests)

整个流程

生成一个main.cpp源文件，输出"hello world"，然后在同级目录创建一个CMakeLists.txt文件

1.test.cpp

#include <iostream>
 
using namespace std;
int main()
{
    cout <<"Hello World!"<< endl;
    return 0;
}

2.CMakeLists.txt

cmake_minimum_required (VERSION 2.8) #要求cmake最低的版本号
project (TestCMake) # 定义当前工程名字
set(CMAKE_BUILD_TYPE "Debug")#设置debug模式，如果没有这一行将不能调试设断点
add_executable(main test.cpp)

3.执行cmake .命令

产生了CMake的一些中间文件和Makefile文件

Makefile里面实现了clean，所以使用make clean可以清除生成的文件，然后重新编译源码。

4.make编译，生成最终可执行文件

源文件处理

如果需要编译的有多个源文件，可以都添加到add_executable(main main.cpp test.cpp)列表当中， 但是如果源文件太多，一个个添加到add_executable的源文件列表中，就太麻烦了，此时可以用 aux_source_directory(dir var)来定义源文件列表，使用如下：

cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
project (demo)
aux_source_directory(. SRC_LIST) # 定义变量，存储当前目录下的所有源文件
add_executable(main ${SRC_LIST})

aux_source_directory()会把指定目录下的所有源文件都加进来，可能会加入一些我们 不需要的文件，此时我们可以使用set命令去新建变量来存放需要的源文件，如下

cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
project (demo)
set( SRC_LIST
./main.cpp
./test.cpp)
add_executable(main ${SRC_LIST})

正式工程构建

一个正式的源码工程应该有这几个目录：

-bin                    存放最终的可执行文件

-build                 存放编译中间文件

-include             头文件

        --test.h

-src                    源代码文件

        --test.cpp

main.cpp

-CMakeLists.txt

CMakeLists.txt如下：

cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
project (math)
# 设置cmake的全局变量
set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin)
#添加头文件路径，相当于makefile里面的-I
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/include)
aux_source_directory (src SRC_LIST)
add_executable (main main.cpp ${SRC_LIST})

然后在build目录里面执行cmake .. 命令，这样所有的编译中间文件都会在build目录下，最终的可执行 文件会在bin目录里面

然后使用make编译

最终生成的文件在bin目录下

静态库和动态库的编译控制

把上面的test源文件直接生成静态库或者动态库，让外部程序进行链接使用，代码结构如下：

-bin                    存放最终的可执行文件

-build                 存放编译中间文件

-lib                     存放编译生成的库文件

-include             头文件

        --test.h

-src                    源代码文件

        --test.cpp

        --CMakeLists.txt

-test                   测试代码

   --main.cpp

   --CMakeLists.txt

-CMakeLists.txt

最外层的CMakeLists.txt是总控编译:

cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
project (cmaketest)
add_subdirectory (test)
add_subdirectory (src)

src里面的源代码要生成静态库或动态库，CMakeLists.txt内容如下：

set (LIBRARY_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib)
include_directories (../include) 
# 生成库，动态库是SHARED，静态库是STATIC
add_library (test SHARED test.cpp)
# 修改库的名字
#set_target_properties (test PROPERTIES OUTPUT_NAME "libtest")

test里面的CMakeLists.txt内容如下：

set (EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin)
include_directories (../include) # 头文件搜索路径
link_directories (${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib) # 库文件搜索路径
add_executable (main main.cpp) # 指定生成的可执行文件
target_link_libraries (main test) # 执行可执行文件需要依赖的库

在build目录下执行cmake ..命令，然后执行make，如下

执行编译生成的可执行文件

查看生成的可执行文件，检验其链接的库有哪些

CMake常用的预定义命令

PROJECT_NAME : 通过 project() 指定项目名称
PROJECT_SOURCE_DIR : 工程的根目录
PROJECT_BINARY_DIR : 执行 cmake 命令的目录
CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR : 当前 CMakeList.txt 文件所在的目录
CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR : 编译目录，可使用 add subdirectory 来修改
EXECUTABLE_OUTPUT_PATH : 二进制可执行文件输出位置
LIBRARY_OUTPUT_PATH : 库文件输出位置
BUILD_SHARED_LIBS : 默认的库编译方式 ( shared 或 static ) ，默认为 static
CMAKE_C_FLAGS : 设置 C 编译选项
CMAKE_CXX_FLAGS : 设置 C++ 编译选项
CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG : 设置编译类型 Debug 时的编译选项
CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE : 设置编译类型 Release 时的编译选项
CMAKE_GENERATOR : 编译器名称
CMAKE_COMMAND : CMake 可执行文件本身的全路径
CMAKE_BUILD_TYPE : 工程编译生成的版本， Debug / Release