cmake终极奥义
一、初识cmake
cmake集中开源，跨平台，能够管理大型项目，简化编译构建过程和编译过程，高效率，可扩展于一体，简单而强大的项目构建工具
二，安装cmake
一般不需要安装，cmake目前已经成为各大Linux发行版提供的组件，所以，需要自己动手安装的可能性很小。如果你使用的操作系统(比如Windows或者某些Linux版本)没有提供cmake或者包含的版本较旧，建议你直接从cmake官方网站下载安装。
cmake官网：https://cmake.org/download/
三、初试cmake – cmake的helloworld
Hello world，世界 你好
一个最简单的例子Helloworld来演练一下cmake的完整构建过程
1、准备工作：
本节对应的源代码所在目录：Demo1。
新建一个 demo1 文件，目录结构如下
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 cmake]# pwd
/root/cmake
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 cmake]# tree
.
└── demo1
1 directory, 0 files
所有的cmake练习都会放在/root/cmake的子目录下
在demo1目录新建main.c和CMakeLists.txt (注意文件名大小写)：
main.c
#include
int main()
{
printf("Hello World!\n");
return 0;
}
CmakeLists.txt
# 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 将名为 main.c 的源文件编译成一个名称为 Demo 的可执行文件。
add_executable(demo main.c)
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.c 的源文件编译成一个名称为 Demo 的可执行文件
2、开始构建
所有的文件创建完成后，demo1目录中应该存在main.c和CMakeLists.txt两个文件,如下所示
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 cmake]# tree
.
└── demo1
├── CMakeLists.txt
└── main.c
1 directory, 2 files
编译项目
之后，在 demo1 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。
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo1]# ls
CMakeLists.txt main.c
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo1]# cmake .
-- The C compiler identification is GNU 4.8.5
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc -- works
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ -- works
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /root/cmake/demo1
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo1]# make
Scanning dependencies of target demo
[100%] Building C object CMakeFiles/demo.dir/main.c.o
Linking C executable demo
[100%] Built target demo
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo1]# ./demo
Hello World!
3、清理工程：
跟经典的autotools系列工具一样，运行:
make clean
即可对构建结果进行清理
四、内部构建 与 外部构建
上面的例子展示的是“内部构建”，相信看到生成的临时文件比你的代码文件还要多的时候，估计这辈子你都不希望再使用内部构建！
对于cmake，内部编译上面已经演示过了，它生成了一些无法自动删除的中间文件，所以，引出了我们对外部编译的探讨，外部编译的过程如下：
(1)、新建build目录
(2)、进入build目录，运行 cmake .. (注意,..代表父目录)查看一下build目录，就会发现了生成了编译需要的Makefile以及其他的中间文件。
(3)、运行make构建工程，就会在当前目录(build目录)中获得目标文件demo。
上述过程就是所谓的out-of-source外部编译，一个最大的好处是，对于原有的工程没有任何影响，所有动作全部发生在编译目录。通过这一点，也足以说服我们全部采用外部编译方式构建工程。
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo1]# mkdir build
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo1]# tree
.
├── build
├── CMakeLists.txt
└── main.c
1 directory, 2 files
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo1]# cd build
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# cmake ..
-- The C compiler identification is GNU 4.8.5
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc -- works
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ -- works
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /root/cmake/demo1/build
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# make
Scanning dependencies of target demo
[100%] Building C object CMakeFiles/demo.dir/main.c.o
Linking C executable demo
[100%] Built target demo
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# ./demo
Hello World!
五、多个源文件
同一目录，多个源文件
本节对应的源代码所在目录：Demo2。
先看下目录结构,代码是makefile里面的测试文件，简单的调用加减乘除函数
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo2]# tree ..
..
└── demo2
├── add.c
├── CMakeLists.txt
├── div.c
├── head.h
├── main.c
├── mult.c
└── sub.c
1 directory, 7 files
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)
# 查找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})
唯一的改动只是在 add_executable 命令中增加了一个 DIR_SRCS 变量。这样写的好处就是如果源文件很多，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( )
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。
我们还是使用外部编译
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo2]# ls
add.c CMakeLists.txt div.c head.h main.c mult.c sub.c
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo2]# mkdir build
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo2]# cd build/
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# cmake ..
-- The C compiler identification is GNU 4.8.5
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc -- works
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ -- works
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /root/cmake/demo1/build
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# make
Scanning dependencies of target demo
[ 20%] Building C object CMakeFiles/demo.dir/mult.c.o
[ 40%] Building C object CMakeFiles/demo.dir/sub.c.o
[ 60%] Building C object CMakeFiles/demo.dir/main.c.o
[ 80%] Building C object CMakeFiles/demo.dir/div.c.o
[100%] Building C object CMakeFiles/demo.dir/add.c.o
Linking C executable demo
[100%] Built target demo
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# ./demo
a = 20,b = 12
a + b = 32
a - b = 8
a * b = 240
a / b = 1.666667运行profect完美,简单又强大。
多个目录，多个源文件
本节对应的源代码所在目录：Demo3。
目录构建如下
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo3]# tree
.
├── CMakeLists.txt
├── include
│ └── head.h
├── lib
│ └── libcalc.so
├── main.c
└── src
├── add.c
├── CMakeLists.txt
├── div.c
├── mult.c
└── sub.c
3 directories, 9 files
对于这种情况，需要分别在项目根目录 demo3 和 src 目录里各编写一个 CMakeLists.txt 文件。
为了方便，我们可以先将 src 目录里的文件编译成静态库或者动态库再由 main 函数调用
根目录makefile
# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 项目信息
project (calc)
set(CMAKE_INCLUDE_CURRENT_DIR ON)
# 是否使用自己的 LIBCALC 库
option (USE_MYCALC
"Use provided math implementation" ON)
# 是否加入 MathFunctions 库
if (USE_MYCALC)
# 添加 头文件路径
include_directories ("${PROJECT_SOURCE_DIR}/include")
# 添加 math 子目录 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
add_subdirectory (src)
set (EXTRA_LIBS ${EXTRA_LIBS} calc)
endif (USE_MYCALC)
# 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})
# 添加链接库
target_link_libraries (demo ${EXTRA_LIBS})
该文件添加了下面的内容:
第10行，定义变量 USE_MYCALC,默认为ON
第18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28行，使用命令 target_link_libraries 指明可执行文件 demo 需要连接一个名为 calc 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)
#指定了生成.so的路径
set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib)
# 指定生成 calc 链接库 默认.a静态库，指定SHARED可设置生成动态库,指定STATIC可设置生成静态库
add_library (calc SHARED ${DIR_LIB_SRCS})
同样，我们还是使用外部编译
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo3]# ls
CMakeLists.txt include lib main.c src
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo3]# mkdir build
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo3]# cd build/
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# cmake ..
-- The C compiler identification is GNU 4.8.5
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc -- works
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ -- works
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /root/cmake/demo3/build
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# make
Scanning dependencies of target calc
[ 20%] Building C object src/CMakeFiles/calc.dir/mult.c.o
[ 40%] Building C object src/CMakeFiles/calc.dir/sub.c.o
[ 60%] Building C object src/CMakeFiles/calc.dir/div.c.o
[ 80%] Building C object src/CMakeFiles/calc.dir/add.c.o
Linking C shared library ../../lib/libcalc.so
[ 80%] Built target calc
Scanning dependencies of target demo
[100%] Building C object CMakeFiles/demo.dir/main.c.o
Linking C executable demo
[100%] Built target demo
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# ldd demo
linux-vdso.so.1 => (0x00007ffc815d8000)
libcalc.so => /root/cmake/demo3/lib/libcalc.so (0x00007f6880a80000)
libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f68806b2000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f6880c82000)
使用ldd查看链接库的位置，发现libcalc.so在我们指定的lib目录。
六、自定义编译选项
本节对应的源代码所在目录：Demo4。
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 calc 库设为一个可选的库，如果该选项为 ON ，就使用该库定义的函数来进行运算。否则就调用标准库中的运算符进行操作。
还是之前的代码，在此基础上进行增删。
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 (calc)
set(CMAKE_INCLUDE_CURRENT_DIR ON)
# 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"
"${PROJECT_BINARY_DIR}/config.h"
)
# 是否使用自己的 LIBCALC 库
option (USE_MYCALC
"Use provided math implementation" ON)
# 是否加入 MathFunctions 库
if (USE_MYCALC)
# 添加 头文件路径
include_directories ("${PROJECT_SOURCE_DIR}/include")
# 添加 math 子目录 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
add_subdirectory (src)
set (EXTRA_LIBS ${EXTRA_LIBS} calc)
endif (USE_MYCALC)
# 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})
# 添加链接库
target_link_libraries (demo ${EXTRA_LIBS})
其中：
-
第10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16行的
option命令添加了一个USE_MYCALC选项，并且默认值为ON。 -
第20行根据
USE_MYCALC变量的值来决定是否使用我们自己编写的 calc库。
修改 [main.c]文件，让其根据 USE_MYCALC 值来决定是否调用标准库还是 calc 库：
#include
#include
#ifdef USE_MYCALC
#include"head.h"
#endif
int main()
{
int a = 20;
int b = 12;
printf("a = %d,b = %d\n",a,b);
#ifdef USE_MYCALC
printf("use my calc\n");
printf("a + b = %d\n",add(a,b));
printf("a - b = %d\n",subtract(a,b));
printf("a * b = %d\n",multiply(a,b));
printf("a / b = %lf\n",divide(a,b));
#else
printf("not use my clac\n");
printf("a + b = %d\n",a + b);
printf("a - b = %d\n",a - b);
printf("a * b = %d\n",a * b);
printf("a / b = %d\n",a / b);
#endif
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_MYCALC 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_MYCALC
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。
自定义编译项目
同样使用外部编译，为了便于交互式的选择该变量的值，可以使用cmake -i 命令（也可以使用 ccmake 命令，该命令会提供一个会话式的交互式配置界面）：
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo4]# ls
CMakeLists.txt config.h.in include lib main.c src
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo4]# mkdir build
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 demo4]# cd build/
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# cmake -i ..
Would you like to see advanced options? [No]:
Please wait while cmake processes CMakeLists.txt files....
Variable Name: CMAKE_BUILD_TYPE
Description: Choose the type of build, options are: None(CMAKE_CXX_FLAGS or CMAKE_C_FLAGS used) Debug Release RelWithDebInfo MinSizeRel.
Current Value:
New Value (Enter to keep current value):
Variable Name: CMAKE_INSTALL_PREFIX
Description: Install path prefix, prepended onto install directories.
Current Value: /usr/local
New Value (Enter to keep current value):
Variable Name: USE_MYCALC
Description: Use provided math implementation
Current Value: ON
New Value (Enter to keep current value): OFF
Please wait while cmake processes CMakeLists.txt files....
CMake complete, run make to build project.
上面是交互命令，有提示让你输入选项，回车默认不修改，可设置OFF和ON，
从中可以找到刚刚定义的 USE_MYCALC 选项，在选项中设置OFF，make一下运行如下
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# make
Scanning dependencies of target demo
[100%] Building C object CMakeFiles/demo.dir/main.c.o
Linking C executable demo
[100%] Built target demo
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# ./demo
a = 20,b = 12
not use my clac
a + b = 32
a - b = 8
a * b = 240
a / b = 1
可以将定义的 USE_MYCALC 选项，在选项中设置ON，重新，make一下运行如下
[root@ecs-x-medium-2-linux-20200312093025 build]# ./demo
a = 20,b = 12
use my calc
a + b = 32
a - b = 8
a * b = 240
a / b = 1.666667
七、定制安装规则
本节对应的源代码所在目录：Demo5。
首先先在 子目录下的CMakeLists.txt 文件里添加下面两行：
# 指定 MathFunctions 库的安装路径
install (TARGETS calc DESTINATION lib)
install (FILES "${PROJECT_SOURCE_DIR}/include/head.h" DESTINATION include)
指明 calc 库的安装路径。之后同样修改根目录的 CMakeLists 文件，在末尾添加下面几行：
# 指定安装路径
install (TARGETS demo DESTINATION bin)
install (FILES "${PROJECT_BINARY_DIR}/config.h" DESTINATION include)
通过上面的定制，生成的 demo 文件和 calc 函数库 libcalc.so 文件将会被复制到 /usr/local/bin 中，而 head.h 和生成的 config.h 文件则会被复制到 /usr/local/include 中。
八、支持 gdb
本节对应的源代码所在目录：Demo5。
让 CMake 支持 gdb 的设置也很容易，只需要指定 Debug 模式下开启 -g 选项：
set(CMAKE_BUILD_TYPE "Debug")
set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "$ENV{CFLAGS} -O0 -Wall -g -ggdb")
set(CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE "$ENV{CFLAGS} -O3 -Wall")
之后可以直接对生成的程序使用 gdb 来调试。
另外提一下，CFLAGS 是预先设置的变量。
| 命令 | 意义 |
|---|---|
CFLAGS |
C语言编译器参数。 |
CXXFLAGS |
C++语言编译器参数。 |
CPPFLAGS |
C预处理器参数 |
LDFLAGS |
链接器参数。（如：ld ） |