基于Cmake+QT+VS的C++项目构建开发编译简明教程

目前项目是尽量利用开源项目为基础，考虑到跨平台，以及后期便于开发的协同和延续，开发语言基于C/C++、UI基于QT（5.7.1），集成开发环境（IDE）使用Visual Studio（2015），开发阶段基于Windows（WIN10）操作系统（32位 or 64位，如果内存大于4G，建议选64位），项目构建工具使用Cmake。

一、工具下载与安装

1. Qt

下载

• 当前版本：https://www.qt.io/download
• 所有版本：http://download.qt.io/archive/qt/
• 官方发布版本：http://download.qt.io/official_releases/qt/

安装

• 步骤省略（建议使用默认安装即可，包括路径应该在C盘，安装路径不要包含中文）

配置

• 在系统路径中添加Qt bin路径（如“;C:\Qt\5.7.1\5.7\msvc2015\bin”），

2. Visual Studio 2015

下载

• Visual Studio IDE、代码编辑器、VSTS 和应用中心：
  https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/

• 下载 | IDE、Code 和 Team Foundation Server：
  https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/downloads/

• 下载旧版 Visual Studio 软件：
  https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/vs/older-downloads/

安装

• 步骤省略（建议使用默认安装即可，包括路径应该在C盘；同时，需要将与Windows C/C++开发有关的Tools、SDK都选中，否则，后续用CMake生成VS工程时，可能出现错误）

配置

• 打开VS，选择【工具】-【扩展和更新】，搜索“qt”,在结果中选择“Qt Visual Studio Tools”，下载安装后，在VS菜单中增加了【Qt VS Tools】。然后选择【QT VS Tools】-> 【Qt option】，添加Qt版本，名称“Qt5.7.1”，路径“C:\Qt\5.7.1\5.7\msvc2015\”。

3. Cmake

简介

CMake是一个跨平台的安装(编译)工具,可以用简单的语句来描述所有平台的安装(编译过程)。他能够输出各种各样的makefile或者project文件，能测试编译器所支持的C++特性,类似UNIX下的automake。只是 CMake 的组态档取名为 CmakeLists.txt。Cmake 并不直接建构出最终的软件，而是产生标准的建构档（如 Unix 的 Makefile 或 Windows Visual C++ 的 projects / workspaces），然后再依一般的建构方式使用。这使得熟悉某个集成开发环境（IDE）的开发者可以用标准的方式建构自己的软件。CMake 支持 in-place 建构（二进档和源代码在同一个目录树中）和 out-of-place 建构（二进档在别的目录里），因此可以很容易从同一个源代码目录树中建构出多个二进档。CMake 也支持静态与动态程式库的建构。“CMake”这个名字是“cross platform make”的缩写。虽然名字中含有“make”，但是CMake和Unix上常见的“make”系统是分开的，而且更为高阶。作为跨平台构建工具，CMake的创建是为了响应由NLM资助的Insight Segmentation and Registration Toolkit（ITK）的强大的跨平台构建环境，作为Visible Human Project的一部分。它受到Ken Martin和其他开发人员创建的早期系统pcmaker的影响，以支持Visualization Toolkit（VTK）开源3D图形和可视化系统。最初的CMake实施是在2000年中期，加速开发发生在2001年初。许多改进是由于其他开发人员将CMake纳入他们自己的系统的影响。例如， Brad King添加了一些功能以支持CABLE，自动包装环境和GCC-XML，以及GE Corporate R＆D需要对其测试基础架构（DART）的支持。添加了其他功能以支持VTK的构建环境向CMake的过渡，并支持ParaView，一个并行可视化系统，以支持洛斯阿拉莫斯国家实验室的高级计算实验室。

• CMake官方文档CMake Tutorial：http://www.cmake.org/cmake/help/cmake_tutorial.html；

• 下载Windows win64-x64 Installer
  地址：https://cmake.org/download/；

安装

• 步骤省略（建议使用默认安装即可，包括路径应该在C盘）

配置

• 将Cmake安装路径及bin路径“c:\cmake3;c:\cmake3\bin”添加到系统PATH中；
• 并在系统变量中增加变量名：“CMAKE_PREFIX_PATH”，变量值：“C:\Qt\5.7.1\5.7\msvc2015\lib\cmake”。

二、C++及Qt项目构建

1. 基于VS构建Qt项目

• 打开VS，新建项目，在模板中选择“Qt”，选择“Qt Gui Application”，项目名称“QtGuiDemo”，解决方案同名，设置项目路径（建议新建，不使用中文命名的文件夹），确定。

• 根据向导，选择新项目需要加载的Qt模块，其中Core、GUI、Widgets为默认加载，下一步。

• 选择生成项目的基类“QMainWindow”,其他需自动生成的文件均用默认名称，Finish。

• 生成解决方案，自动生成了相关源文件，main.cpp、QtGuiDemo.h、QtGuiDemo.cpp、QtGuiDemo.qrc、QtGuiDemo.ui，在解决方案窗口可见项目文件结构。

• 在项目目录中生成的文件结构：

• main.cpp

#include "QtGuiDemo.h"
#include 
  
int main(int argc, char *argv[])
{
  QApplication a(argc, argv);
  QtGuiDemo w;
  w.show();
  return a.exec();
}

• QtGuiDemo.h

#pragma once
  
#include 
#include "ui_QtGuiDemo.h"
  
class QtGuiDemo : public QMainWindow
{
  Q_OBJECT
  
public:
 
QtGuiDemo(QWidget *parent = Q_NULLPTR);
private:
 
Ui::QtGuiDemoClass ui;
};

• QtGuiDemo.cpp

#include "QtGuiDemo.h"
  
QtGuiDemo::QtGuiDemo(QWidget *parent)
  : QMainWindow(parent)
{
  ui.setupUi(this);
}

2.基于Qt Creater构建，在VS中使用

• 用Qt Creater构建项目

  • 打开Qt Creater，新建项目。添加项目名称及路径。
    

  • 选择编译套件。
    

  • 指定源码文件基本信息。
    

  • 生成。
    

• main.cpp

#include "qtguidemo.h"
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    QtGuiDemo w;
    w.show();
    return a.exec();
}

• QtGuiDemo.h

#ifndef QTGUIDEMO_H
#define QTGUIDEMO_H
#include 
namespace Ui {
class QtGuiDemo;
}
class QtGuiDemo : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT
public:
 
explicit QtGuiDemo(QWidget *parent = 0);
~QtGuiDemo();
private:
 
Ui::QtGuiDemo *ui;
}
#endif // QTGUIDEMO_H

• QtGuiDemo.cpp

#include "qtguidemo.h"
#include "ui_qtguidemo.h"
QtGuiDemo::QtGuiDemo(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::QtGuiDemo)
{
    ui->setupUi(this);
}
QtGuiDemo::~QtGuiDemo()
{
delete ui;
}

可以观察VS和Qt Creater生成的代码区别。

• 通过VS或Qt Creater编译后，生成的界面。
  
• 用VS开发Qt Creater生成的项目
  • 打开VS，选择【Qt VS Tools】，选择【Open Qt Project File(.pro)】，项目打开后即可直接修改、编译。
    

3.基于Cmake构建

• 用CMake-Gui构建
  • 新建目录“CmakeQtGuiDemo”，将用Qt Creater生成的QtGuiDemo项目中的源文件复制进来，其中包含main.cpp、qtguidemo.cpp、qtguidemo.h、qtguidemo.ui；
  • 在该目录中新建一个以“CMakeLists.txt”命名的文本文件，用记事本编辑即可，其内容如下：

#设置cmake版本号
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.0)

#设置工程名称
project(QtGuiDemo)

#设置工程包含当前目录，非必须
set(CMAKE_INCLUDE_CURRENT_DIR ON)

#打开全局moc,设置自动生成moc文件，一定要设置
set(CMAKE_AUTOMOC ON)
#打开全局uic，非必须
set(CMAKE_AUTOUIC ON)
#打开全局rcc，非必须，如需打开，注意修改33行的qrc文件名
#set(CMAKE_AUTORCC ON)

#查找需要的Qt库文件，最好每一个库都要写，Qt也会根据依赖关系自动添加
find_package(Qt5Widgets)
find_package(Qt5Core)
find_package(Qt5Gui)

#查找当前文件夹中的所有源代码文件，也可以通过Set命令将所有文件设置为一个变量
FILE(GLOB SRC_FILES "./*.cpp")
#查找设置当前文件夹中所有的头文件
FILE(GLOB HEAD_FILES "./*.h")
#查找设置当前文件夹中所有的ui文件
FILE(GLOB UI_FILES "./*.ui")

#通过Ui文件生成对应的头文件，一定要添加
qt5_wrap_ui(WRAP_FILES ${UI_FILES})

#添加资源文件，非必须，一旦采用，注意修改相应的qrc文件名
#set(RCC_FILES rcc.qrc)

#将ui文件和生成文件整理在一个文件夹中，非必须
source_group("Ui" FILES ${UI_FILES} ${WRAP_FILES} )

#创建工程文件
add_executable(${PROJECT_NAME} ${SRC_FILES} ${HEAD_FILES} ${RCC_FILES} ${WRAP_FILES})

#添加Qt5依赖项
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} Qt5::Widgets Qt5::Core Qt5::Gui)

运行CMake-Gui，在“Where is the Source code”和"Where to build the binaries"中均输入本地项目目录“C:\QtTest\CmakeQtGuiDemo”，可选择内部编译，即在同一目录中生成项目，目的在于后期在引用lib中的头文件或库文件时不需另外操作，不好的地方就是源文件和目标文件混杂，如果想要在源文件外部编译，可在"Where to build the binaries"中输入目标路径“C:\QtTest\CmakeQtGuiDemo_build”，后期再将源文件中头文件和库文件拷贝至目标文件夹对应的Lib中。（个人项目建议选外部编译）；

勾选"Grouped"和"Advanced"，便于列表项汇总扩展显示；点击"Configure"按钮，弹出生成环境选项，在此根据目标选择64位还是32位编译，此例中选择"Visual Studio 14 2015"，并选中"Use default native compilers"用缺省编译器，点击"Finish"按钮，进行安装配置

经过短暂的等待，有可能会在窗口中出现若干红色选项，再次点击"Configure"按钮继续生成，如还有红色选项出现，不需其他操作，继续"Configure"，直到无红色选项，点"Generate"按钮，生成VS2015的解决方案等文件，提示"Generating done"；

用VS2015打开该解决方案即可进行继续开发了。因为是目录外构建，源文件并不在此目录中，但在VS中可以直接打开源文件进行编辑和保存。

• 用批处理方式进行Cmake构建项目
  在项目开发初期，会因为各种配置或代码问题，需要经常进行CMake，每次都用CMake-Gui执行会比较麻烦，在此，可以利用批处理方式执行CMake项目构建。以CMakeQtGuiDemo项目为例。
  
  在此项目源文件目录下，新建cmake_build_vs2015_project.bat文本文件（该文件要求必须在项目源文件目录下，即与项目CMakeLists.txt文件同目录下），其内容如下（rem为注释）：

@echo off

rem 获取项目CMakeLists.txt文件所在目录
set CURRENT_CMAKE_DIR=%~dp0

rem 获取项目CMakeLists.txt文件所在目录的名称，用于新建构建目录
for /f "delims=" %%i in ("%cd%") do set CURRENT_DIR_NAME=%%~ni

rem 到项目CMakeLists.txt文件所在目录的上级目录
cd..

rem 获取当前目录，%cd%与%~dp0的区别在于获取的目录尾部少了“\”
set CURRENT_DIR=%cd%

rem 设置需要外部构建的目录名称，在源文件目录后面加“_build”
set PROJECT_NAME=%CURRENT_DIR_NAME%_build

rem 设置外部构建的完整路径
set CURRENT_NEW_DIR=%CURRENT_DIR%\%PROJECT_NAME%
echo Cmake in [%CURRENT_NEW_DIR%]

rem 判断是否已经存在外部构建的路径，如果存在删除
if exist %CURRENT_NEW_DIR% (
    rd /s/q %CURRENT_NEW_DIR%
)

rem 新建外部构建目录
mkdir %CURRENT_NEW_DIR%

rem 进入新建的外部构建目录，用于Cmake生成项目文档
cd %CURRENT_NEW_DIR%

rem 根据编译环境需要设定VS版本，%CURRENT_CMAKE_DIR%用于指定CMakeLists.txt所在目录，-G 用于指定makefile的生成工具
::cmake ../ -G "Visual Studio 14 2015 Win64"
::cmake ../ -G "Visual Studio 14 2015 ARM"
cmake %CURRENT_CMAKE_DIR% -G "Visual Studio 14 2015"

cd..

rem 查看构建项目的目录树
tree %CURRENT_NEW_DIR% /f

pause

运行cmd（或VS开发人员命令提示窗口），进入命令提示符窗口，定位到cmake_build_vs2015_project.bat所在目录，并执行。

用批处理方式生成的项目与用Cmake-Gui生成的项目是一样的，用VS2015打开该解决方案即可进行继续开发了。

为什么需要CMake构建项目，主要是在实际项目中，经常会用到多个第三方库，或复杂项目结构，用Qt Creater（qmake）或VS构建，过程会变得很繁琐，一旦设置有误，就会出现很多编译错误，特别是用VS加载第三方库，因此，对简单的Qt工程，采用 qmake或VS，对复杂度高的或需加载多个第三方库的，采用cmake。

本示例仅描述了简单的CMake构建项目内容，更复杂的CMakeLists.txt文档，需要在实践中不断总结完善，以形成项目需要的模板（可复用原则）。

• 练习：在Qt目录下找到Examples目录，然后在widgets目录中找到mainwindows\mdi项目，对其进行多种构建尝试，并可以学习和掌握关于QMainWindow类及Gui开发的用法，同时，可以配合Qt助手进行进一步详细学习各种类的用法。

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