CMake与编译的区别

目录

1. CMake和编译

2. 编译步骤

3. 多核编译

4. Makefile与CMakeLists.txt文件

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1. CMake和编译

CMake和编译是软件开发过程中的两个不同步骤。

• CMake是一个跨平台的构建工具，用于生成针对不同操作系统和编译器的构建脚本。它允许开发者在一个统一的配置文件中描述项目的构建过程，并且可以根据目标平台的不同生成适当的构建文件（如Makefile、Visual Studio解决方案等）。CMake使用一种类似于脚本的语言来定义构建过程，开发者可以在配置文件中指定项目的源代码文件、依赖库、编译选项等。执行CMake命令会根据配置文件生成相应的构建文件。
• 编译是将源代码转换为可执行文件或库的过程。它将源代码文件作为输入，并使用编译器将其转换为机器代码。编译过程包括预处理、编译、汇编和链接等阶段。预处理阶段处理源代码中的预处理指令，编译阶段将预处理后的代码转换为汇编代码，汇编阶段将汇编代码转换为机器代码，链接阶段将多个目标文件和库文件组合在一起形成最终的可执行文件或库。

因此，执行CMake是为了生成适当的构建文件，而编译是将源代码转换为可执行文件或库的过程。在使用CMake生成构建文件后，你可以使用相应的构建工具（如make、Visual Studio等）执行实际的编译过程，将源代码编译为可执行文件或库。

2. 编译步骤

编译是将源代码转换为可执行文件或库的过程，通常包括以下步骤：

1. 预处理（Preprocessing）：在编译过程开始之前，源代码中的预处理指令（如#include、宏定义等）会被预处理器处理。预处理器会根据这些指令展开代码，包含其他文件的内容，并执行宏替换等操作，生成预处理后的代码。

2. 编译（Compilation）：在编译阶段，预处理后的代码将被编译器处理。编译器将代码翻译成汇编语言或中间代码，这些代码仍然是与特定的目标平台无关的。

3. 汇编（Assembly）：汇编器将编译器生成的汇编代码转换为机器代码，即目标平台上特定的指令集所能理解和执行的代码。这个过程将汇编指令和相应的操作数转换为二进制形式。

4. 链接（Linking）：如果程序包含多个源代码文件或使用了外部库，链接器将这些文件和库进行合并，创建一个可执行文件或库。链接器解析代码中的符号引用，将其与符号定义进行匹配，并将代码和库中的符号关联起来。

链接过程可以分为静态链接和动态链接两种方式：

• 静态链接将被调用的函数和库的机器代码复制到可执行文件中，使得可执行文件可以独立地执行，不再依赖外部库的存在。
• 动态链接在运行时将代码与库进行链接，使得可执行文件的大小更小，并且可以在运行时加载和卸载库。

编译过程的最终结果是生成一个可执行文件或库，该文件可以在目标平台上运行，并执行源代码中定义的功能。

需要注意的是，不同的编程语言和编译器可能会在具体的编译过程中有所差异，但是上述步骤描述了一般编译的基本流程。

3. 多核编译

多核编译（Multicore Compilation）是一种编译器优化技术，旨在利用多核处理器的并行能力来加速代码的编译过程。

在传统的单核编译中，编译器会按照源代码的顺序逐条地分析和翻译成机器代码。这种顺序执行的方式在处理大型项目时可能会导致编译时间非常长，特别是当代码量庞大或者依赖关系复杂时。

多核编译通过将编译过程中的不同阶段或不同部分并行化，利用多核处理器的多个核心同时处理编译任务，从而加速编译过程。具体来说，多核编译可以实现以下几个方面的并行化：

1. 阶段级并行：编译过程通常包含多个阶段，如词法分析、语法分析、语义分析、优化和代码生成等。多核编译可以将这些阶段分配给不同的核心并行执行，从而加速整体的编译过程。

2. 模块级并行：大型项目通常由多个模块组成，这些模块可以独立地编译。多核编译可以将不同的模块分配给不同的核心并行编译，以提高编译速度。

3. 函数级并行：某些编译阶段可以对函数进行独立的处理。多核编译可以将不同函数的编译任务分配给不同的核心并行处理，以提高效率。

多核编译可以显著减少编译时间，提高开发效率，特别是对于大型项目或者需要频繁编译的代码。然而，要实现有效的多核编译，需要编译器本身具备并行处理的能力，并且需要开发人员在代码的编写和项目的组织上考虑到并行编译的特点。

4. Makefile与CMakeLists.txt文件

Makefile和CMakeLists.txt都是用于构建和管理软件项目的文件。

Makefile是一个文本文件，通常使用GNU make工具进行解析和执行。它包含一系列规则和命令，用于描述项目中源代码文件之间的依赖关系以及如何编译、链接和构建可执行文件或库。Makefile中定义了目标（target）、依赖关系和构建规则，以及构建过程中需要执行的命令。通过运行make命令，make工具将根据Makefile中的规则和命令来自动构建项目。

CMakeLists.txt是CMake工具的配置文件，它使用一种类似于脚本的语言来描述项目的构建过程。CMakeLists.txt文件可以包含一系列的命令，用于指定项目的源代码文件、依赖库、编译选项和构建目标等。CMake工具可以根据CMakeLists.txt文件生成适用于不同平台和编译器的构建文件，如Makefile、Visual Studio解决方案等。然后，可以使用相应的构建工具来执行实际的编译过程，将源代码编译为可执行文件或库。

Makefile和CMakeLists.txt都提供了一种可移植和可配置的方式来管理项目的构建过程。它们使得开发者能够在不同的平台和编译环境下进行构建，并可以方便地修改和管理构建过程中的参数和选项。同时，它们还支持自动化构建，可以根据源代码文件的变化自动检测和重新构建项目，提高开发效率。