cmake入门教程 跨平台项目构建工具cmake介绍

原创 专注于无线通信的蓬勃 2022-11-26 15:11

一.初识cmake

在介绍cmake之前,我们先来从工具一个个衍生出来,做过linux c/c 编程的时候一般用过gcc指令或者makefile。我们先来介绍下

gcc(GNU Compiler Collection)将源文件编译(Compile)成可执行文件或者库文件;

而当需要编译的东西很多时,需要说明先编译什么,后编译什么,这个过程称为构建(Build)。常用的工具是make,对应的定义构建过程的文件为Makefile

而编写Makefile对于大型项目又比较复杂,通过CMake就可以使用更加简洁的语法定义构建的流程,CMake定义构建过程的文件为CMakeLists.txt

gcc/make/cmake的关系如下,三个工具就是蓝色框框

二.cmake工具介绍

cmake的安装命令如下:

sudo apt install cmake

CMake提供cmake、ctest和cpack三个命令行工具分别负责构建、测试和打包。本文主要介绍cmake命令。

使用cmake一般流程为:

  • 生成构建系统(buildsystem,比如make工具对应的Makefile);
  • 执行构建(比如make),生成目标文件;
  • 执行测试、安装或打包。

1 .生成构建系统

通过cmake命令生成构建系统。

通过cmake --help可以看到cmake命令支持的详细参数,常用的参数如下:

参数

含义

-S

指定源文件根目录,必须包含一个CMakeLists.txt文件

-B

指定构建目录,构建生成的中间文件和目标文件的生成路径

-D

指定变量,格式为-D <var>=<value>,-D后面的空格可以省略

比如,指明使用当前目录作为源文件目录,其中包含CMakeLists.txt文件;使用build目录作为构建目录;设定变量CMAKE_BUILD_TYPE的值为Debug,变量AUTHOR的值为RealCoolEngineer:

cmake -S . -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug -DAUTHOR=RealCoolEngineer

使用-D设置的变量在CMakeLists.txt中生效,可以设置cmake的内置支持的一些变量控制构建的行为;当然也可以使用自定义的变量,在CMakeLists.txt中自行判断做不同的处理。

2 .执行构建

使用cmake --build [<dir> | --preset <preset>]执行构建。

这里要指定的目录就是生成构建系统时指定的构建目录。常用的参数如下:

参数

含义

--target

指定构建目标代替默认的构建目标,可以指定多个

--parallel/-j [<jobs>]

指定构建目标时使用的进程数

在这一步,如果使用的是make构建工具,则可以在构建目录下直接使用make命令。

三.cmake使用方法

1.简单的一个cmake应用

此实验我们从一个cmake的简单编写/编译/执行做起,最后再讲解内部的原理,语法,一步步带入

1.1 程序源文件

首先先写一个main.c的源文件,实现很简单,就是打印一个hello cmake

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("Hello cmake\r\n");
    return 0;
}

1.2 cmake编译文件编写

然后我们再写一个CMakeLists.txt,内容如下:

PROJECT(HELLO)
ADD_EXECUTABLE(hello main.c)

这里有几个点需要重点强调下

1)CMakeLists.txt 这个文件名称不能修改,这个一个约定俗成的规则,所以不用纠结cmake里面怎么实现的,如果你没有这个文件,敲cmake编译的时候回提示这个错误

2)PROJECT指令的作用,定义工程名称,并可制订工程支持的语言,默认支持所有语言。此指令隐式的定义了两个变量 PROJECT_BINARY_DIR 和 PROJECT_SOURCE_DIR

语法如下:

PROJECT(projectname [CXX] [C] [Java])

# 例:PROJECT(HELLO)

3)ADD_EXECUTABLE指令的作用

定义工程会生成文件名为xx的可执行文件,相关的源文件是根据后面的源文件列表。

语法如下:

ADD_EXECUTABLE(<Executable Filename> ${SRC_LIST})

# 例:ADD_EXECUTABLE(hello ${SRC_LIST})

1.3 cmake编译

cmake的编译指令

cmake .

make

这里有几个重点需要强调下:

1)cmake后面的路径,这个是CMakeLists.txt 的路径

2)敲了cmake会生成什么?

这四个文件重点是Makefile,对,没错,cmake会自动帮我们生成makefile,我们后面敲make编译就能生成对应的可执行程序了!

1.4 编译引发的思考

可以这么多编译目录文件,我想让跟目录变的单纯点有什么办法呢?

我们可以创建一个build目录,然后进入build目录敲

cmake ..

make

可以看到所有的cmake的生成的文件都在build目录下,放跟目录很清洁

2.多文件cmake的应用

2.1 C语言源文件

在小节1的接触上,我们现在写两个.c文件,分别是main.c test.c

#include <stdio.h>
extern int test()

int main()
{
	printf("Hello cmake 002\r\n");
	test();
	return 0;
}
#include <stdio.h>

int test()
{
	printf("This is test func\r\n");
	return 0;
}

很简单哈,就是test.c定义一个函数test,然后在main.c中调用

2.2 CMakeLists.txt文件

PROJECT(HELLO)
ADD_EXECUTABLE(hello main.c test.c)

很简单,我们就在实例1的基础上增加了一个test.c

2.3 编译运行

cmake .

make

2.4 引发思考

问题1:现在两个文件可以通过ADD_EXECUTABLE(hello main.c test.c) 这种方式一个个文件添加,但是如果是大型工程呢?这里可以通过两种方法来进行管理

1)通过引入变量自己通过变量来管理源文件,使管理更清晰

2)通过通配符来进行匹配,增加文件不需要再手动更改CMakeLists.txt

下面我们就来一一介绍下

1)通过引入变量自己通过变量来管理源文件,使管理更清晰

这种方式比较简单,就是引入了一个定义变量的概念,CMakeLists.txt实现如下:

PROJECT(HELLO)
SET(SRC_LIST main.c test.c)
ADD_EXECUTABLE(hello ${SRC_LIST})

先介绍下SET语法复制变量跟取值变量的语法

SET指令可以用来显示的定义变量即可

SET(VAR [VALUE] [CACHE TYPE DOCSTRING [FORCE]])

其中VAR就是变量名称 VALUE就是变量的值

使用${}方式来取得变量中的值,而在IF语句中则直接使用变量名。

懂了这个语法再看上面的CMakeLists.txt应该就没有难度了吧

2)通过通配符来进行匹配,增加文件不需要再手动更改CMakeLists.txt

PROJECT(HELLO)
file(GLOB SRC_LIST "./*.c")
ADD_EXECUTABLE(hello ${SRC_LIST})

问题2:不同的路径下多文件怎么管理?

假设现在有3个路径test1 test2 test3,分别里面有test1.c test2.c test.3,目录结构如下:

现在我们有两种方法去管理:

1)沿用之前的思路,暴力写CMakeLists.txt

2)增加子文件夹CMakeLists.txt的例子

我们首先来看下第一种方法

1)沿用之前的思路,暴力写CMakeLists.txt

PROJECT(HELLO)
SET(SRC_LIST 
	main.c 
	./test1/test1.c
	./test2/test2.c
	./test3/test3.c)
ADD_EXECUTABLE(hello ${SRC_LIST})

这种方法感觉没有引入什么新的概念,所以一看就懂了·,不需要多多重复

2)通过静态库的方式链接

整个文件夹目录为:

其中顶层的CMakeLists.txt为

cmake_minimum_required(VERSION 3.25)
PROJECT(HELLO)
ADD_SUBDIRECTORY("test1")
ADD_SUBDIRECTORY("test2")
ADD_SUBDIRECTORY("test3")

SET(STATIC_LIBRARIES 
	test1	
	test2
	test3
)


ADD_EXECUTABLE(hello main.c)
TARGET_LINK_LIBRARIES(hello ${STATIC_LIBRARIES})

整个设计实现为就是增加3个子集文件夹test1/test2/test3

然后编译的时候main.c编译为hello,并且把test1.a test2.a test3.a链接到hello中

test1的CMakeLists.txt为

cmake_minimum_required(VERSION 3.25)

PROJECT("test1")
SET(TEST_NAME "test1")
file(GLOB TEST1_SRC_LIST "./*.c")
add_library(${TEST_NAME} STATIC ${TEST1_SRC_LIST})

整个设计思路就是把test1目录下的所有.c链接为test1.a

test2的CMakeLists.txt为

cmake_minimum_required(VERSION 3.25)

PROJECT("test2")
SET(TEST_NAME "test2")
file(GLOB TEST1_SRC_LIST "./*.c")
add_library(${TEST_NAME} STATIC ${TEST1_SRC_LIST})

整个设计思路就是把test2目录下的所有.c链接为test2.a

test3的CMakeLists.txt为

cmake_minimum_required(VERSION 3.25)

PROJECT("test3")
SET(TEST_NAME "test3")
file(GLOB TEST1_SRC_LIST "./*.c")
add_library(${TEST_NAME} STATIC ${TEST1_SRC_LIST})

整个设计思路就是把test3目录下的所有.c链接为test3.a

里面有几个新的概念在里面:

1)增加子文件夹命令ADD_SUBDIRECTORY ,这个命令是增加子目录,也就是cmake会自动进入这个目录寻找子集CMakeLists.txt

2)ADD_LIBRAY 是把某一个source file打包成一个库

SHARED 动态库
STATIC 静态库
MODULE 在使用dyld的系统有效,如果不支持dyld,则被当做SHARED对待。
EXCLUDE_FROM_ALL参数的意思是这个不会被默认构建,除非有其他的组件依赖或者手工构建。

3)TARGET_LINK_LIBRARIES 增加link文件

3.头文件引用

首先我们来看下文件的目录为:

其中根目录下有main.c test1.c 以及有一个cmake的编译文件,另外还有inc文件夹下有test1.h的头文件夹

其中main.c的源码为:

#include <stdio.h>
#include "test1.h"

int main()
{
    printf("Hello cmake 005\r\n");
    test1();

    return 0;
}

其中test.c的源码为:

#include <stdio.h>

int test1()
{
	printf("This is test1 func\r\n");
	return 0;
}

其中test1.h的源码为

#ifndef TEST1_H_H_H
#define TEST1_H_H_H

int test1();

#endif

其中CMakeLists.txt的文件为:

cmake_minimum_required(VERSION 3.25)
PROJECT(HELLO)

INCLUDE_DIRECTORIES(./inc)
ADD_EXECUTABLE(hello main.c test1.c)

新的内容只有这一块,主要是INCLUDE_DIRECTORIES,这个命令就是增加头文件include的目录的

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