[CMake] CMake学习笔记

自己的学习和使用总结，还不完善，不定时更新...

红色斜体是我还不理解的部分...

一. 简介

cmake是一款高级编译配置工具；
所有操作都是通过 CMakeLists.txt 来完成编译的；
CMake官方全部推荐使用大写指令；
学习目的：为将来处理大型的C/C++、Java项目做准备；

环境：

Ubuntu：20.04
cmake：3.16.3

简单尝试：

用C++写一个 “Hello World” 程序：

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

编写 CMakeLists.txt 文件（严格区分大小写）：

#CMakeLists.txt
PROJECT (HELLO)

SET(SRC_LIST main.cpp)

MESSAGE(STATUS "This is BINARY dir " ${HELLO_BINARY_DIR})

MESSAGE(STATUS "This is SOURCE dir "${HELLO_SOURCE_DIR})

ADD_EXECUTABLE(hello ${SRC_LIST})

使用cmake，生成 Makefile 文件；
在当前目录下执行 make 命令，就会生成可执行文件。

二. 简单使用

注意事项：

变量使用${}方式取值，但是在 IF 控制语句中是直接使用变量名；
指令(参数 1 参数 2...) 参数使用括弧括起，参数之间使用空格或分号分开。以上面的 ADD_EXECUTABLE 指令为例，如果存在另外一个 func.cpp 源文件

就要写成：ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp func.cpp)或者ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp;func.cpp)。
指令是大小写无关的，参数和变量是大小写相关的。但，推荐全部使用大写指令。
常量参数可以加双引号也可以不加，但是如果有空格，则必须加，例如源代码文件名为“m ain.cpp”；

1. 设置工程名和支持的语言

PROJECT(<PROJECT-NAME> [<language-name>...])

作用：用于指定工程的名字和支持的语言，默认支持所有语言；
示例：
- PROJECT (HELLO)：指定了工程的名字为 HELLO ，并且支持所有语言，建议使用；
- PROJECT (HELLO CXX)：指定了工程的名字，并且支持语言是C++；
- PROJECT (HELLO C CXX)：指定了工程的名字，并且支持语言是C和C++；

该关键字隐式定义了两个CMAKE的变量：

<projectname>_BINARY_DIR，本例中是 HELLO_BINARY_DIR

<projectname>_SOURCE_DIR，本例中是 HELLO_SOURCE_DIR

MESSAGE关键字就可以直接使用者两个变量，当前都指向当前的工作目录，后面会讲外部编译

【注】如果改了工程名，这两个变量名也会改变。解决方法是又定义两个预定义变量：PROJECT_BINARY_DIR和PROJECT_SOURCE_DIR，这两个变量和HELLO_BINARY_DIR，HELLO_SOURCE_DIR是一致的。所以改了工程名也没有关系。

2. 设置变量

SET(<variable> <value>... [PARENT_SCOPE])

作用：设置变量；
示例：SET(SRC_LIST main.cpp)，定义了一个变量 SRC_LIST变量，其包含了main.cpp。如果有多个值，也可以 SET(SRC_LIST main.cpp t1.cpp t2.cpp)

3. 输出信息

MESSAGE([<mode>] "message text" ...)

作用：向终端输出用户自定义的信息；
mode：
- SEND_ERROR：产生错误，生成过程被跳过。
- SATUS：输出前缀为 "--" 的状态信息。
- FATAL_ERROR：立即终止所有 cmake 过程。
示例：MESSAGE(STATUS "根目录：安装的相对路径根目录是 " ${CMAKE_INSTALL_PREFIX})

4. 生成可执行文件

add_executable(<name> [WIN32] [MACOSX_BUNDLE]
               [EXCLUDE_FROM_ALL]
               [source1] [source2 ...])

作用：生成可执行文件；
示例：ADD_EXECUTABLE(hello ${SRC_LIST}) ；

5. 关联源文件子目录

ADD_SUBDIRECTORY(source_dir [binary_dir] [EXCLUDE_FROM_ALL] [SYSTEM])

作用：用于向当前工程添加存放源文件的子目录，并可以指定中间二进制和目标二进制的存放位置，一般用于项目根目录下的 CMakeLists 文件；
示例：ADD_SUBDIRECTORY (src bin)，源码目录是 ./src，输出的目标二进制文件存放位置是 ./build/bin（会自动新建），而不是 ./bin；

6. 生成库文件

ADD_LIBRARY(<name> [STATIC | SHARED | MODULE]
            [EXCLUDE_FROM_ALL]
            [<source>...])

作用：生成库文件；
参数：
- name：生成的共享库的名字；
- SHARED / STATIC：固定关键字，SHARED——动态库 STATIC——静态库；
- EXCLUDE_FROM_ALL：源文件列表，或包含源文件的变量。
示例：ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})；

7. 设置构建目标文件的属性？

SET_TARGET_PROPERTIES(target1 target2 ...
                      PROPERTIES prop1 value1
                      prop2 value2 ...)

作用：可以使用该命令设置目标的编译选项、链接选项、输出名称、输出路径等属性。例如，可以使用 SET_TARGET_PROPERTIES 命令设置一个可执行文件的输出名称和输出路径；
示例：set_target_properties(myapp PROPERTIES OUTPUT_NAME "myapp" RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY "${CMAKE_BINARY_DIR}/bin")，这将设置可执行文件 myapp 的输出名称为 myapp，输出路径为 ${CMAKE_BINARY_DIR}/bin。

8. 添加头文件的搜索路径

INCLUDE_DIRECTORIES(path1 path2 ...)

作用：添加头文件的搜索路径；
示例：INCLUDE_DIRECTORIES(/usr/include/hello)，如果有多个头文件搜索路径，路径之间用空格分割。

9. 添加共享库的搜索路径

LINK_DIRECTORIES(path1)

作用：添加非标准的共享库搜索路径，但我试了没成功；
示例：LINK_DIRECTORIES(/usr/lib)；

10. 添加共享库

TARGET_LINK_LIBRARIES(<target> ... <item>... ...)

作用：添加需要链接的共享库，只需要传入名字，不需要传入路径，但是共享库的路径需要在系统环境路径下，否则只能使用LINK_DIRECTORIES；
示例：TARGET_LINK_LIBRARIES(hello libhello.so)；

三. 外部构建

上面的简单尝试中就是使用内部构建。但是它生产的临时文件特别多，不方便清理，因此一般都是使用外部构建，该方式就会把生成的临时文件放在build目录下，不会对源文件有任何影响强烈使用外部构建方式。

1. 单CMakeLists文件

通常这种方式是只有一个 CMakeLists.txt 文件，代码源文件放在工程根目录下。通常大一点的项目都不会使用这种方式。

工程根目录结构：

.
├── build/
├── CMakeLists.txt
└── main.cpp 	# 源码文件可以有多个

步骤：（在 CMakeLists.txt 文件和 源码（main.cpp文件） 都存在的情况）

新建 build 目录（固定名称，不可指定）；
转到 build 目录；
执行 cmake .. ，生成 Makefile 文件；
执行 make 命令，就会在当前目录（build目录）生成可执行文件；

2. 多CMakeLists文件

源码通常放在一个目录下。通常用改方式构建项目。

工程根目录结构：

.
├── build
├── CMakeLists.txt		# 根目录下的 CMakeLists.txt 文件
└── src
    ├── CMakeLists.txt	# 源码目录下的 CMakeLists.txt 文件
    └── main.cpp

两个 CMakeLists.txt 文件，通常在根目录存放一个，在源码中存放多个：

根目录下的 CMakeLists.txt 文件：

PROJECT (HELLO)
ADD_SUBDIRECTORY (src bin)	# 指定源码文件夹和输出二进制文件夹，注意bin是在build目录下生成的

源码目录下的 CMakeLists.txt 文件：

# 生成名为“hello”的可执行文件：这里就不用变量了
ADD_EXECUTABLE (hello main.cpp)

编译步骤和上面的四点一样。

.
├── build
│   ├── bin
│   │   ├── hello	# 可执行文件
│   │   └── # 其他文件
│   ├── CMakeCache.txt
│   └── # 其他文件
├── CMakeLists.txt
└── src
    ├── CMakeLists.txt
    └── main.cpp

四. 安装

安装需要使用倒cmake的一个命令：INSTALL。它可以安装包括：二进制、动态库、静态库以及文件、目录、脚本等。

通常我们会把不同的文件安装到不同的路径下：

类型	路径	参数类型	备注
可执行文件	`/usr/bin` 、`/usr/local/bin`		-
静态库*.a	`/usr/lib`、`/usr/local/lib`	TARGETS	-
动态库(*.so)	`/usr/lib`、`/usr/local/lib`	TARGETS	-
头文件(*.h)	`/usr/include`、`/usr/local/include`	FILES	-
脚本(*.sh)	（下面是安装在`/usr/local/bin`，不确定是规范的）	PROGRAMS	-
工程文档	（下面是安装在`/usr/local/share/doc/程序名/`，不确定是规范的）	DIRECTORY	-

1. 工程要求

为工程添加一个子目录 src，用来放置工程源代码；
添加一个子目录 doc，用来放置这个工程的文档 tutorial.txt；
在工程目录添加文本文件 COPYRIGHT、README；
在工程目录添加一个 runhello.sh 脚本，用来调用 hello 二进制；
将构建后的目标文件放入构建目录的 bin 子目录；
将 doc 目录的内容以及 COPYRIGHT/README 安装到 /usr/share/doc/cmake/ ；

2. 项目目录结构

.
├── build
├── CMakeLists.txt
├── COPYRIGHT
├── doc
│   └── tutorial.txt
├── runhello.sh
└── src
    ├── CMakeLists.txt
    └── main.cpp

3. 安装COPYRIGHT和README

INSTALL(FILES COPYRIGHT README DESTINATION share/doc/cmake/)

FILES：表示你需要安装的是文件，后面跟上具体文件名；
DESTINATION：表示安装的目标路径，后面跟上路径名（相对路径或绝对路径）；
- 相对路径：它是相对于 ${CMAKE_INSTALL_PREFIX} 变量表示的路径，默认为 “/usr/local/”。

4. 安装运行脚本

INSTALL(PROGRAMS runhello.sh DESTINATION bin)

PROGRAMS：代表非目标文件的可执行程序安装（比如脚本之类），后面跟上具体文件名；
DESTINATION：表示安装的目标路径，后面跟上路径名（相对路径或绝对路径）；
- 相对路径：它是相对于 ${CMAKE_INSTALL_PREFIX} 变量表示的路径，默认为 “/usr/local/”。

5. 安装工程文档

INSTALL(DIRECTORY doc/ DESTINATION share/doc/cmake)

DIRECTORY是用于普通文档吗？

【注】abc 和 abc/有很大的区别

目录名 不以/ 结尾：这个整个目录将被安装为目标路径下的（就是说将这个目录复制到目标路径）；
目录名以/ 结尾：将这个目录中的内容安装到目标路径；

6. CMakeLists文件

只需要修改工程根目录下的 CMakeLists 文件就行了。

PROJECT (HELLO)
ADD_SUBDIRECTORY (src bin)	# 指定源码文件夹和输出二进制文件夹，注意bin是在build目录下生成的
# 以下是添加到内容
INSTALL(FILES COPYRIGHT README DESTINATION share/doc/cmake/)	# 安装COPYRIGHT和README
INSTALL(PROGRAMS runhello.sh DESTINATION bin)					# 安装运行脚本
INSTALL(DIRECTORY doc/ DESTINATION share/doc/cmake)				# 安装工程文档

7. 安装过程

转到 build 目录；
执行 cmake .. ，生成 Makefile 文件；
执行 make 命令；
执行 make install（普通用户需要加上sudo）；

snail@chasemeng:~/work/CMake/build$ sudo make install
[100%] Built target hello
Install the project...
-- Install configuration: ""
-- Installing: /usr/local/share/doc/cmake/COPYRIGHT
-- Installing: /usr/local/share/doc/cmake/README
-- Installing: /usr/local/bin/runhello.sh
-- Installing: /usr/local/share/doc/cmake
-- Installing: /usr/local/share/doc/cmake/tutorial.txt

五. 库文件

1. 静态库和动态库

静态库的扩展名一般为“.a”或“.lib”，动态库的扩展名一般为“.so”或“.dll”。
静态库在编译时会直接整合到目标程序中，编译成功的可执行文件可独立运行
动态库在编译时不会放到连接的目标程序中，即可执行文件无法单独运行。

2. 构建静态库/动态库

2.1 项目目录结构

.
├── build
├── CMakeLists.txt
└── lib
    ├── CMakeLists.txt
    ├── hello.cpp
    └── hello.h

2.2 源码文件

存放在lib目录下，包含hello.h和hello.cpp两个文件。

hello.h头文件：动态库和静态库是其实现

#ifndef HELLO_H
#define Hello_H

void HelloFunc();

#endif

hello.cpp文件：制作成动态库和静态库

#include "hello.h"
#include <iostream>
void HelloFunc(){
    std::cout << "Hello World" << std::endl;
}

2.3 CMakeLists文件

根目录下的 CMakeLists.txt 文件：

PROJECT(HELLO)
ADD_SUBDIRECTORY(lib bin)

源码目录下的 CMakeLists.txt 文件：

SET(LIBHELLO_SRC hello.cpp)
ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})

生成步骤和上面编译步骤一样，这里不再赘述...

执行完之后会在 ./build/bin 文件夹中生成动态库文件 "libhello.so"。

3. 同时构建同名静态库和动态库

虽然静态库和动态库的后缀名不一样，但是只要它们的名字一样，就无法同时构建：

# 如果用这种方式，只会构建一个动态库，不会构建出静态库，虽然静态库的后缀是.a
ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})
ADD_LIBRARY(hello STATIC ${LIBHELLO_SRC})

# 修改静态库的名字，这样是可以的，但是我们往往希望他们的名字是相同的，只是后缀不同而已
ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})
ADD_LIBRARY(hello_static STATIC ${LIBHELLO_SRC})

使用 SET_TARGET_PROPERTIES 可以解决该问题

在第2节的基础上，修改文件 源码目录下的 CMakeLists.txt 文件：（我不是很理解，以后再补充吧）

SET(LIBHELLO_SRC hello.cpp)
ADD_LIBRARY(hello_static STATIC ${LIBHELLO_SRC})

# 对hello_static的重名为hello
SET_TARGET_PROPERTIES(hello_static PROPERTIES OUTPUT_NAME "hello")
# cmake 在构建一个新的target 时，会尝试清理掉其他使用这个名字的库，因为，在构建 libhello.so 时， 就会清理掉 libhello.a
SET_TARGET_PROPERTIES(hello_static PROPERTIES CLEAN_DIRECT_OUTPUT 1)

ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})
SET_TARGET_PROPERTIES(hello PROPERTIES  OUTPUT_NAME "hello")
SET_TARGET_PROPERTIES(hello PROPERTIES CLEAN_DIRECT_OUTPUT 1)

输出：

snail@chasemeng:~/work/CMake/build$ make 
Scanning dependencies of target hello
[ 25%] Building CXX object bin/CMakeFiles/hello.dir/hello.o
[ 50%] Linking CXX shared library libhello.so
[ 50%] Built target hello
Scanning dependencies of target hello_static
[ 75%] Building CXX object bin/CMakeFiles/hello_static.dir/hello.o
[100%] Linking CXX static library libhello.a
[100%] Built target hello_static

指定版本：（9）CMake入门笔记--同时生成动态库与静态库-蒲公英云 (dandelioncloud.cn)

4. 安装

安装之后，其他项目就可以该头文件，使用这些库文件了。但是需要在使用的项目中的 CMakeLists 文件中，使用 INCLUDE_DIRECTORY 添加这些库文件的头文件的路径；

# 安装头文件（下面不作解释）
INSTALL(FILES hello.h DESTINATION include/hello)
# 安装库文件
INSTALL(TARGETS hello hello_static LIBRARY DESTINATION lib ARCHIVE DESTINATION lib)

TARGETS：安装类型关键字？二进制、动态库，静态库都用 TARGETS ；
LIBRARY：代表动态库；
ARCHIVE：代表静态库；
DISTINATION：安装的目标路径，上面使用的是相对路径（相对于 ${CMAKE_INSTALL_PREFIX} 变量表示的路径，默认为 “/usr/local/”）；

（安装步骤，略...）

【注】安装的时候，可以指定一下相对路径： cmake -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr ..，或者直接在项目根目录的 CMakeLists 文件中用SET指定该变量的值；

snail@chasemeng:~/work/CMake/build$ sudo make install
[ 50%] Built target hello
[100%] Built target hello_static
Install the project...
-- Install configuration: ""
-- Installing: /usr/include/hello/hello.h
-- Installing: /usr/lib/libhello.so
-- Installing: /usr/lib/libhello.a

5. CMakeList文件

根目录下的 CMakeLists.txt 文件：

PROJECT(HELLO)
SET(CMAKE_INSTALL_PREFIX /usr)
MESSAGE(STATUS "根目录：安装的相对路径根目录是 " ${CMAKE_INSTALL_PREFIX})
ADD_SUBDIRECTORY(lib bin)

源码目录下的 CMakeLists.txt 文件：

SET(LIBHELLO_SRC hello.cpp)
ADD_LIBRARY(hello_static STATIC ${LIBHELLO_SRC})

# 更改安装的相对路径根目录
SET(CMAKE_INSTALL_PREFIX /usr)
MESSAGE(STATUS "源码：安装的相对路径根目录是 " ${CMAKE_INSTALL_PREFIX})

# 对hello_static的重名为hello
SET_TARGET_PROPERTIES(hello_static PROPERTIES  OUTPUT_NAME "hello")
# cmake 在构建一个新的target 时，会尝试清理掉其他使用这个名字的库，因为，在构建 libhello.so 时， 就会清理掉 libhello.a
SET_TARGET_PROPERTIES(hello_static PROPERTIES CLEAN_DIRECT_OUTPUT 1)

ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})
SET_TARGET_PROPERTIES(hello PROPERTIES  OUTPUT_NAME "hello")
SET_TARGET_PROPERTIES(hello PROPERTIES CLEAN_DIRECT_OUTPUT 1)

# 安装头文件（下面不作解释）
INSTALL(FILES hello.h DESTINATION include/hello)
# 安装库文件
INSTALL(TARGETS hello hello_static LIBRARY DESTINATION lib ARCHIVE DESTINATION lib)

六. 使用外部共享库

1. 项目目录结构

.
├── build
├── CMakeLists.txt
└── src
    ├── CMakeLists.txt
    └── main.cpp

2. 源码文件

此代码想要调用第五章中的头文件和库文件。

main.cpp：

// 这个头文件是第五章安装好的
#include <hello.h>
int main() {
    HelloFunc();
}

3. CMakeList文件

根目录下的 CMakeLists.txt 文件：

PROJECT(HELLO)
ADD_SUBDIRECTORY(src bin)

源码目录下的 CMakeLists.txt 文件：

# 添加头文件搜索路径
INCLUDE_DIRECTORIES(/usr/include/hello)
# 生成可执行文件（需要放在后面）
ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp)

# 添加需要链接的共享库：需要放在ADD_EXECUTABLE后面
# 可执行文件hello链接动态库libhello.so
# 由于第五章中我们将库文件安装在/usr/lib，这个路径默认会被搜索到（32位机器），但是如果是64位机器，默认被搜索到路径是/usr/lib64，而不是/usr/lib，因此，如果机器是64位，就需要将库文件从/usr/lib移动到/usr/lib64，才能被正确链接，否则编译不会报错，但是执行生成的可执行文件（程序）会报错（但是我这里是没问题的，也不知道为啥）
TARGET_LINK_LIBRARIES(hello libhello.so)

# 或者也可以用此方法链接共享库（但是我这里执行不成功，不知道为啥）
# LINK_DIRECTORIES(/usr/lib)

补充

特殊的环境变量 CMAKE_INCLUDE_PATH 和 CMAKE_LIBRARY_PATH：这两个是系统环境变量而不是 cmake 变量，可以在linux的bash中进行设置。我们上面例子中使用了绝对路径INCLUDE_DIRECTORIES(/usr/include/hello) 来指明include路径的位置。我们还可以使用另外一种方式，使用环境变量 export CMAKE_INCLUDE_PATH=/usr/include/hello 。
生成可调试的 debug版本 的方法：cmake .. -D CMAKE_BUILD_TYPE=debug

posted @ 2023-05-28 16:43 小贼的自由阅读(34) 评论(0) 编辑收藏举报

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[CMake] CMake学习笔记

一. 简介

二. 简单使用

1. 设置工程名和支持的语言

2. 设置变量

3. 输出信息

4. 生成可执行文件

5. 关联源文件子目录

6. 生成库文件

7. 设置构建目标文件的属性？

8. 添加头文件的搜索路径

9. 添加共享库的搜索路径

10. 添加共享库

三. 外部构建

1. 单CMakeLists文件

2. 多CMakeLists文件

四. 安装

1. 工程要求

2. 项目目录结构

3. 安装COPYRIGHT和README

4. 安装运行脚本

5. 安装工程文档

6. CMakeLists文件

7. 安装过程

五. 库文件

1. 静态库和动态库

2. 构建静态库/动态库

2.1 项目目录结构

2.2 源码文件

2.3 CMakeLists文件

3. 同时构建同名静态库和动态库

4. 安装

5. CMakeList文件

六. 使用外部共享库

1. 项目目录结构

2. 源码文件

3. CMakeList文件

补充

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