CMake 的常用命令

目录

0. CMake常用的命令或函数：

1. 定义项目 - project

2.多个目录 - add_subdirectory

3.常用命令 - add_executable、add_library

4.常用命令 - 改变最终目标文件输出位置

 5.makefile 中输入 log

 6.自定义编译选项，为源代码生成宏 configure_file

6'.自定义编译选项，为源代码生成宏 add_definitions

6''.自定义编译选项，为源代码生成宏 target_compile_definitions

6''.自定义编译选项，为源代码生成宏 target_compile_options

7. 处理 CMake 对源码的设置 - configure_file

8. 为指定项目添加 include 路径

9. 安装和测试

 10. 指定 C++ 标准

11. 搜索源文件：

参考文献：

---

0. CMake常用的命令或函数：

• 定义项目：
  project(myProject C CXX)：该命令会影响 PROJECT_SOURCE_DIR、PROJECT_BINARY_DIR、PROJECT_NAME等变量。另外要注意的是，对于多个project嵌套的情况，CMAKE_PROJECT_NAME是当前CMakeLists.txt文件回溯至最顶层CMakeLists.txt文件中所在位置之前所定义的最后一个project的名字。
  cmake_minimum_required(VERSION 3.0)：出进行编译所需要的CMake最低版本，如果不指定的话系统会自己指定一个，但是也会扔出一个warning。

• 搜索源文件：
  file( )：按照正则表达式搜索路径下的文件，比如：file(GLOB SRC_LIST "./src/*.cpp")。
  aux_source_directory(

  )：搜索文件内所有的源文件。

• 添加编译目标：
  add_library(mylib [STATIC|SHARED] ${SRC_LIST})
add_executable(myexe ${SRC_LIST})

• 添加头文件目录：
  include_directories()：为该位置之后的target链接头文件目录（不推荐）。
  target_include_directories( )：为特定的目标链接头文件目录。

• 添加依赖库：
  link_libraries()：为该位置之后的target链接依赖库。
  target_link_libraries( )：为特定的目标链接依赖库。
  这里，常见的依赖库可能是以下几种情况：

  1. 在此次编译的工程里添加的目标，给出目标名；
  2. 外部库，给出路径和库文件全名；
  3. 外部库，通过find_package()等命令搜索到的。

  对于find_package(XXX)，该命令本身并不直接去进行搜索，而是通过特定路径下的FindXXX.cmake或XXXConfig.cmake文件来定位头文件和库文件的位置，分别被称为Module模式和Config模式。该命令会定义一个XXX_FOUND变量，如果成功找到，该变量为真，同时会定义XXX_INCLUDE_DIR和XXX_LIBRARIES两个变量，用于link和include。
  
  add_dependencies( []...)：

  使顶层  依赖于其他顶层目标，以确保它们在  之前构建。顶级目标是由 add_executable() ， add_library() 或 add_custom_target() 命令之一创建的目标（但不是由CMake生成的目标，如 install ）。

• 添加子目录：
  add_subdirectories(

  )：子目录中要有CMakeLists.txt文件，否则会报错。

• 包含其他cmake文件：
  include(./path/to/tool.cmake)
  或set(CMAKE_MODULE_PATH ${CMAKE_MODULE_PATH} ./path/to)，随后include(tool)。
  该命令相当于将tool.cmake的内容直接包含进来。

• 定义变量：
  set( ... [PARENT_SCOPE])
set( ... CACHE [FORCE])
  其中CACHE会将变量定义在缓存文件CMakeCache.txt里，可以在下次编译的时候读取。

• 作用域：
  add_subdirectories(

  )会创建一个子作用域，里面可以使用父作用域里定义的变量，但里面定义的变量在父作用域不可见，同样，在子作用域修改父作用域里的变量不会影响父作用域。function()同样会产生一个子作用域。若想让子作用域里的定义或者修改在父作用域可见，需要使用PARENT_SCOPE标记。
  相对地，macro()和include()不会产生子作用域。

• 选项：
  add_option(MY_OPTION )：会定义一个选项。在使用cmake命令时，可以通过-D改变选项的值。比如cmake .. -DMY_OPTION=ON。

• 编译选项：
  add_compile_options(-std=c++11)
  如果想要指定具体的编译器的选项，可以使用make_cxx_flags()或cmake_c_flags()。

• 与源文件的交互：
  configure_file(XXX.in XXX.XX)会读入一个文件，处理后输入到新的位置。一方面，会替换掉#XXX或者@XXX@定义的内容。另一方面，会将文件里的#cmakedefine VAR …替换为#define VAR …或者/* #undef VAR */。

• 字符串操作、循环、判断、文件/变量存在判断等
  这些命令同样有用，请参考网络资料。

1. 定义项目 - project

project( [LANGUAGES] [...])

将Name存到PROJECT_NAME，同时设置变量

• PROJECT_SOURCE_DIR, _SOURCE_DIR
• PROJECT_BINARY_DIR, _BINARY_DIR

 例如：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10) 

# set the project name 
project(CalculateSqrt) 

INCLUDE_DIRECTORIES(${CalculateSqrt_SOURCE_DIR}/Hello)

# add the executable 
add_executable(Calculate hello.cxx) 

如上图，project 名字：CalculateSqrt；可执行程序的名字：Calculate。

通过 project(CalculateSqrt) 生成两个宏：

// main 文件的目录

CalculateSqrt_SOURCE_DIR:STATIC=/home/liu/Project/CMake-test

// 可执行文件的目录

CalculateSqrt_BINARY_DIR:STATIC=/home/liu/Project/CMake-test/build

之后，就可以在下文中使用这两个宏，如：

INCLUDE_DIRECTORIES(${CalculateSqrt_SOURCE_DIR}/Hello)

2.多个目录 - add_subdirectory

这个语句的作用是增加编译子目录。其基本语法格式是：

add_subdirectory(source_dir [binary_dir] [EXCLUDE_FROM_ALL])

一共有三个参数，后两个是可选参数。

source_dir 源代码目录
指定一个包含 CMakeLists.txt 和代码文件所在的目录，该目录可以是绝对路径，也可以是相对路径，对于后者相对路径的起点是 CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR。

此外，子目录 必须 再次包含的 CMakeLists.txt，否则会报错。此时将继续处理里层的CMakeLists.txt，而不是继续处理当前源代码。

3.常用命令 - add_executable、add_library

3.1 add_executable

add_executable( [WIN32] [MACOSX_BUNDLE] [EXCLUDE_FROM_ALL] [source1] [source2 ...])

• name: 工程所要构建的目标名称
• WIN32/..: 目标app运行的平台
• source1：构建目标App的源文件

例：

# 指定生成目标
add_executable(Demo main.cc MathFunctions.cc)

 3.2 add_library

add_library( [STATIC | SHARED | MODULE] [EXCLUDE_FROM_ALL] [...])

例：

# 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)

# 生成链接库
add_library (MathFunctions ${DIR_LIB_SRCS})

 3.3 EXCLUDE_FROM_ALL

add_executable(DEMO EXCLUDE_FROM_ALL src/main.cpp)

当在函数中加入 EXCLUDE_FROM_ALL 之后，这个 target（${PROJECT_NAME}) 就不会在 make的时候做任何操作（因为 make 只对 all target 生效）。

make 没有任何日志产生：

但是这个 target 依然存在的，需要 make  来主动执行：

【注】

手动编译时，make 后边名称，是 add_executable 中的项目名称，即 DEMO

4.常用命令 - 改变最终目标文件输出位置

我们想把 make 最终生成目标库输出至 lib 中，在 CMakeLists.txt 增加以下语句：

SET(LIBRARY_OUTPUT_PATH ${PROJECT_BINARY_DIR}/lib)

当然如果是输出可执行到另一个地方，那么增加以下语句：

SET(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_BINARY_DIR}/bin)

 5.makefile 中输入 log

message("output-dir:${PROJECT_NAME}")

 6.自定义编译选项，为源代码生成宏 configure_file

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 MathFunctions 库设为一个可选的库，如果该选项为 ON ，就使用该库定义的数学函数来进行运算。否则就调用标准库中的数学函数库。

目录结构：

├── CMakeLists.txt
├── config.h.in
├── main.cc
└── math
    ├── CMakeLists.txt
    ├── MathFunctions.cc
    └── MathFunctions.h

1 根目录 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 (Demo4)

set (Demo_VERSION_MAJOR 1)
set (Demo_VERSION_MINOR 0)

# 是否使用自己的 MathFunctions 库
option (USE_MYMATH
       "Use provided math implementation" 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"
  )

# 是否加入 MathFunctions 库
if (USE_MYMATH)
  add_definitions(-D USE_MYMATH)
  include_directories ("${PROJECT_SOURCE_DIR}/math")
  add_subdirectory (math)  
  set (EXTRA_LIBS ${EXTRA_LIBS} MathFunctions)
endif (USE_MYMATH)

include_directories(${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR})

# 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})
target_link_libraries (Demo  ${EXTRA_LIBS})

【注意】：

configure_file 语句中的文件 config.h.in 定义了 USE_MYMATH

该变量是在 option (USE_MYMATH "Use provided math implementation" ON) 定义的

设为 ON 时，会在生成的文件 config.h 中进行 define 定义，即： #define USE_MYMATH

设为 OFF 时，会在生成的文件 config.h 中进行 undefine 定义，即： /* #undef USE_MYMATH */

其中：

1.  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。
2.  option 命令添加了一个 USE_MYMATH 选项，并且默认值为 ON 。
3. 根据 USE_MYMATH 变量的值来决定是否使用我们自己编写的 MathFunctions 库。

2  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_MYMATH 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：

#define Demo_VERSION_MAJOR @Demo_VERSION_MAJOR@
#define Demo_VERSION_MINOR @Demo_VERSION_MINOR@

#cmakedefine USE_MYMATH

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。

其中，cmakedefine 是检查 CMakeLists.txt 是否定义了 USE_MYMATH，即：option (USE_MYMATH "Use provided math implementation" ON)

设为 ON 时，会在生成的文件 config.h 中进行 define 定义，即： #define USE_MYMATH

设为 OFF 时，会在生成的文件 config.h 中进行 undefine 定义，即： /* #undef USE_MYMATH */

其中，@Demo_VERSION_MAJOR@ 值是从 CMakeLists.txt 中获取的

set (Demo_VERSION_MAJOR 1)
set (Demo_VERSION_MINOR 0)

3  main.cc 文件

之后修改 main.cc 文件，让其根据 USE_MYMATH 的预定义值来决定是否调用标准库还是 MathFunctions 库：

#include 
#include 
#include "config.h"

#ifdef USE_MYMATH
  #include "math/MathFunctions.h"
#else
  #include 
#endif


int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc < 3){
        printf("Usage: %s base exponent \n", argv[0]);
        return 1;
    }
    double base = atof(argv[1]);
    int exponent = atoi(argv[2]);
    
#ifdef USE_MYMATH
    printf("Now we use our own Math library. \n");
    double result = power(base, exponent);
#else
    printf("Now we use the standard library. \n");
    double result = pow(base, exponent);
#endif
    printf("%g ^ %d is %g\n", base, exponent, result);
    return 0;
}

4 math 文件夹中 CMakeLists.txt 文件

# 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)

# 指定生成 MathFunctions 链接库
add_library (MathFunctions ${DIR_LIB_SRCS})

5 math 文件夹中 MathFunctions.cc 文件

/**
 * power - Calculate the power of number.
 * @param base: Base value.
 * @param exponent: Exponent value.
 *
 * @return base raised to the power exponent.
 */
double power(double base, int exponent)
{
    int result = base;
    int i;

    if (exponent == 0) {
        return 1;
    }

    for(i = 1; i < exponent; ++i){
        result = result * base;
    }

    return result;
}

6 math 文件夹中 MathFunctions.h 文件

#ifndef POWER_H
#define POWER_H

extern double power(double base, int exponent);

#endif

编译：

cmake -D USE_MYMATH=ON ..

make

可以通过编译参数来控制 CMakeLists 中的 option 参数的开关。

或者

cmake ..

make

6'.自定义编译选项，为源代码生成宏 add_definitions

在上述的 CMakeLists.txt 中去除 config.h.in  文件，增加 add_definitions 参数

CMakeLists.txt 如下：

# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)

# 项目信息
project (Demo4)

# 是否使用自己的 MathFunctions 库
option (USE_MYMATH
       "Use provided math implementation" ON)

# 是否加入 MathFunctions 库
if (USE_MYMATH)
  add_definitions(-D USE_MYMATH)
  include_directories ("${PROJECT_SOURCE_DIR}/math")
  add_subdirectory (math)  
  set (EXTRA_LIBS ${EXTRA_LIBS} MathFunctions)
endif (USE_MYMATH)

include_directories(${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR})

# 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})
target_link_libraries (Demo  ${EXTRA_LIBS})

add_definitions：添加预处理器定义

6''.自定义编译选项，为源代码生成宏 target_compile_definitions

为目标添加编译定义。

target_compile_definitions(

                                                         [items1...]

                                                        [ [items2...] ...])

指定在编译给定的  时要使用的编译定义。

命名的  必须由 add_executable() 或 add_library() 之类的命令创建，并且不能为ALIAS target。

需要 INTERFACE ， PUBLIC 和 PRIVATE 关键字来指定以下参数的范围。

PRIVATE 和 PUBLIC 项目将填充 的 COMPILE_DEFINITIONS 属性。

PUBLIC 和 INTERFACE 项目将填充 的 INTERFACE_COMPILE_DEFINITIONS 属性。

以下参数指定编译定义。重复调用相同的 会按调用顺序追加项目。

项目上的任何前导 -D 将被删除。空项目将被忽略。例如，以下各项均等效：

target_compile_definitions(foo PUBLIC FOO)

target_compile_definitions(foo PUBLIC -DFOO) ＃-D已删除

target_compile_definitions(foo PUBLIC "" FOO) ＃“”被忽略

target_compile_definitions(foo PUBLIC -D FOO) ＃-D变成“”，然后忽略

定义可以选择有值。

target_compile_definitions(foo PUBLIC FOO=1)

请注意，许多编译器将 -DFOO 等同于 -DFOO=1 ，但是其他工具可能无法在所有情况下都识别出此情况（例如IntelliSense）。

6''.自定义编译选项，为源代码生成宏 target_compile_options

target_compile_options( [BEFORE]

                                                 [items1...]

                                                [ [items2...] ...])

将选项添加到 COMPILE_OPTIONS 或 INTERFACE_COMPILE_OPTIONS 目标属性。

在编译给定的 时将使用这些选项，这些必须已经由诸如 add_executable() 或 add_library() 之类的命令创建，并且不能是ALIAS目标。

如果指定 BEFORE ，则内容将被添加到该属性的前面，而不是被附加。

需要 INTERFACE ， PUBLIC 和 PRIVATE 关键字来指定以下参数的范围。 

PRIVATE 和 PUBLIC 项目将填充  的 COMPILE_OPTIONS 属性。

PUBLIC 和 INTERFACE 项目将填充  的 INTERFACE_COMPILE_OPTIONS 属性。以下参数指定编译选项。重复调用相同的  会按调用顺序追加项目。

如：

target_compile_options (Demo PUBLIC -DUSE_MYMATH)

生成代码：

CMakeFiles/Demo.dir/flags.make:9:CXX_FLAGS = -DUSE_MYMATH

此命令可用于添加任何选项。

但是，要添加预处理器定义和包含目录，建议使用更具体的命令 target_compile_definitions() 和 target_include_directories() 。

7. 处理 CMake 对源码的设置 - configure_file

configure_file：

将一份文件拷贝到另一个位置并修改它的内容，从而在代码中使用 CMake 中定义的变量

configure_file(

               [NO_SOURCE_PERMISSIONS | USE_SOURCE_PERMISSIONS |
                FILE_PERMISSIONS ...]
               [COPYONLY] [ESCAPE_QUOTES] [@ONLY]
               [NEWLINE_STYLE [UNIX|DOS|WIN32|LF|CRLF] ])

详情：configure_file — CMake 3.24.0-rc4 Documentation

8. 为指定项目添加 include 路径

target_include_directories(CalculateSqrt PUBLIC 
                           "${PROJECT_BINARY_DIR}" 
                           "${PROJECT_SOURCE_DIR}/MathFunctions" 
                           )

指定项目编译的时候需要 include 的文件路径

PROJECT_BINARY_DIR 为编译发生的目录， make 执行的目录，Makefile 所在目录

PROJECT_SOURCE_DIR 为工程所在的目录

9. 安装和测试

install 规则非常简单，对于MathFunctions库来说，我们在MathFunctions/CMakeLists.txt中添加如下两行来实现安装库和头文件

install(TARGETS MathFunctions DESTINATION lib) 
install(FILES MathFunctions.h DESTINATION include) 

对于应用来说，我们在上层的CMakeLists.txt中添加如下两行来实现安装目标文件和可配置头文件

install(TARGETS CalculateSqrt DESTINATION ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin) 
install(FILES "${PROJECT_BINARY_DIR}/CalculateSqrtConfig.h" 
  DESTINATION ${PROJECT_SOURCE_DIR}/include 
  ) 

这样我们在执行cmake..&&make install之后，指定的库、头文件和目标文件就安装到指定的目录中了，具体如下

 

 10. 指定 C++ 标准

• 方案一

使用标志位CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED 和 CMAKE_CXX_STANDARD指定编译器的使用版本。

如果 CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED 设置为 True，则必须使用 CMAKE_CXX_STANDARD 指定的版本；

如果 CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED 设置为 OFF，则 CMAKE_CXX_STANDARD 指定版本的为首选版本，如果没有会使用上一版本。

# 设置指定的C++编译器版本是必须的，如果不设置，或者为OFF，则指定版本不可用时，会使用上一版本。
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)

# 指定为C++11 版本
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

• 方案二

  该方法直接指定 CMAKE_CXX_FLAGS 标志位进行设置，具体使用方式如下面的代码例子：

# 设置cmake的最低版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 设置工程名称 和版本
project(tutorial VERSION 1.0)

# 指定版本号的配置文件
configure_file(include/TutorialConfig.h.in TutorialConfig.h)

# 设置指定C++编译器版本。
include(CheckCXXCompilerFlag)
CHECK_CXX_COMPILER_FLAG("-std=c++11" COMPILER_SUPPORTS_CXX11)
CHECK_CXX_COMPILER_FLAG("-std=c++0x" COMPILER_SUPPORTS_CXX0X)

if(COMPILER_SUPPORTS_CXX11)
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=c++14") # set C++ 11
# set(CMAKE_C_FLAGS  "${CMAKE_C_FLAGS} -std=c99")
elseif(COMPILER_SUPPORTS_CXX0X)
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=c++0x")
message( STATUS "The comipler ${CMAKE_CXX_COMIPLER} has no C++ 11 suport. Please use a different C++ comipler.")
endif()

# 增加生成可执行文件，生成的程序名称为：tutorial_first
add_executable(tutorial src/tutorial.cpp)

# 为指定项目添加 include 路径
target_include_directories(tutorial PUBLIC
                            "${PROJECT_BINARY_DIR}"
)

【注意】：

必须先 include(CheckCXXCompilerFlag) 

原因：

因为 CHECK_CXX_COMPILER_FLAG 是临时设置 CMAKE_REQUIRED_DEFINITIONS 变量，并从 CheckCXXSourceCompiles 模块调用 check_cxx_source_compiles 宏。

而 include(CheckCXXCompilerFlag) 是搜索名称为 .cmake 的文件(即：<CheckCXXCompilerFlag>.cmake)，然后加载.

11. 搜索源文件：

file( )

按照正则表达式搜索路径下的文件，比如file(GLOB SRC_LIST "./src/*.cpp")。

aux_source_directory(

)

搜索文件内所有的源文件。

 

参考文献：

CMake 3.21 中文