CMake

说明

  • cmake的定义是什么 ?-----高级编译配置工具
  • 当多个人用不同的语言或者编译器开发一个项目,最终要输出一个可执行文件或者共享库(dll,so等等)这时候神器就出现了-----CMake!
  • 所有操作都是通过编译CMakeLists.txt来完成的—简单
  • 官方网站是 www.cmake.org,可以通过访问官方网站获得更多关于 cmake 的信息
  • 学习CMake的目的,为将来处理大型的C/C++/JAVA项目做准备

CMake安装

Windows安装

使用VS Studio

  • 在安装VS Studio的时候选择单个组件,分别安装下列的组件

    1. SDK选择一个安装即可

    2. 也是选择任意一个安装即可

  • 添加用于编译 “.sln” 文件的MSBuilder到环境变量中

1
C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\2022\Enterprise\MSBuild\Current\Bin
  • 输入cmake -h查看目前有哪些Generators,可以看到目前的默认就是使用了VS Stuido的

  • 在后续操作中使用cmake后不再使用make进行编译而是使用msbuild进行工程的编译,例如

1
2
3
cmake ..
msbuild xxx.sln
xxx.exe

使用MinGW

  • 复制一份将文件名称修改成make

  • 使用MinGW编译

1
2
3
cmake .. -G "MinGW Makefiles"
make
hello.exe

Linux安装

CMake一个HelloWord

1、步骤一,写一个HelloWord

1
2
3
4
5
6
7
#main.cpp

#include <iostream>

int main(){
std::cout << "hello word" << std::endl;
}

2、步骤二,写CMakeLists.txt

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
#CMakeLists.txt

PROJECT (HELLO)

SET(SRC_LIST main.cpp)

MESSAGE(STATUS "This is BINARY dir " ${HELLO_BINARY_DIR})

MESSAGE(STATUS "This is SOURCE dir "${HELLO_SOURCE_DIR})

ADD_EXECUTABLE(hello ${SRC_LIST})

3、步骤三、使用cmake,生成makefile文件

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
cmake .

输出:
[root@localhost cmake]# cmake .
CMake Warning (dev) in CMakeLists.txt:
Syntax Warning in cmake code at

/root/cmake/CMakeLists.txt:7:37

Argument not separated from preceding token by whitespace.
This warning is for project developers. Use -Wno-dev to suppress it.

-- The C compiler identification is GNU 10.2.1
-- The CXX compiler identification is GNU 10.2.1
-- 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
-- This is BINARY dir /root/cmake
-- This is SOURCE dir /root/cmake
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /root/cmake
  • 目录下就生成了这些文件-CMakeFiles, CMakeCache.txt, cmake_install.cmake 等文件,并且生成了Makefile.
  • 现在不需要理会这些文件的作用,以后你也可以不去理会。最关键的是,它自动生成了Makefile.

4、使用make命令编译

1
2
3
4
5
root@localhost cmake]# make
Scanning dependencies of target hello
[100%] Building CXX object CMakeFiles/hello.dir/main.cpp.o
Linking CXX executable hello
[100%] Built target hello

5、最终生成了Hello的可执行程序

CMake一个HelloWord-的语法介绍

PROJECT关键字

  • 可以用来指定工程的名字和支持的语言,默认支持所有语言

  • PROJECT (HELLO) 指定了工程的名字,并且支持所有语言—建议

  • PROJECT (HELLO CXX) 指定了工程的名字,并且支持语言是C++

  • PROJECT (HELLO C CXX) 指定了工程的名字,并且支持语言是C和C++

  • 该指定隐式定义了两个CMAKE的变量 <projectname>_BINARY_DIR,本例中是HELLO_BINARY_DIR <projectname>_SOURCE_DIR,本例中是HELLO_SOURCE_DIR

  • MESSAGE关键字就可以直接使用者两个变量,当前都指向当前的工作目录,后面会讲外部编译

  • 问题:如果改了工程名,这两个变量名也会改变 又定义两个预定义变量:PROJECT_BINARY_DIR和PROJECT_SOURCE_DIR,这两个变量和HELLO_BINARY_DIR,HELLO_SOURCE_DIR是一致的。所以改了工程名也没有关系

SET关键字

  • 用来显示的指定变量的 - SET(SRC_LIST main.cpp) SRC_LIST变量就包含了main.cpp
  • 也可以 SET(SRC_LIST main.cpp t1.cpp t2.cpp)

MESSAGE关键字

  • 向终端输出用户自定义的信息
  • 主要包含三种信息:
    • SEND_ERROR,产生错误,生成过程被跳过。
    • SATUS,输出前缀为—的信息。
    • FATAL_ERROR,立即终止所有 cmake 过程.

ADD_EXECUTABLE关键字

  • 生成可执行文件
  • ADD_EXECUTABLE(hello ${SRC_LIST}) 生成的可执行文件名是hello,源文件读取变量SRC_LIST中的内容
  • 也可以直接写 ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp)
  • 上述例子可以简化的写成
1
2
PROJECT(HELLO)
ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp)
  • 注意:工程名的 HELLO 和生成的可执行文件 hello 是没有任何关系的

语法的基本原则

  • 变量使用${}方式取值,但是在 IF 控制语句中是直接使用变量名
  • 指令(参数 1 参数 2…) 参数使用括弧括起,参数之间使用空格或分号分开。 以上面的 ADD_EXECUTABLE 指令为例,如果存在另外一个 func.cpp 源文件
  • 就要写成:ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp func.cpp)或者ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp;func.cpp)
  • 指令是大小写无关的,参数和变量是大小写相关的。但,推荐你全部使用大写指令

语法注意事项

  • SET(SRC_LIST main.cpp) 可以写成 SET(SRC_LIST “main.cpp”),如果源文件名中含有空格,就必须要加双引号
  • ADD_EXECUTABLE(hello main) 后缀可以不行,他会自动去找.c和.cpp,最好不要这样写,可能会有这两个文件main.cpp和main

内部构建和外部构建

  • 上述例子就是内部构建,他生产的临时文件特别多,不方便清理
  • 外部构建,就会把生成的临时文件放在build目录下,不会对源文件有任何影响强烈使用外部构建方式

外部构建方式举例

1
2
3
4
5
6
7
//例子目录,CMakeLists.txt和上面例子一致
[root@localhost cmake]# pwd
/root/cmake
[root@localhost cmake]# ll
total 8
-rw-r--r--. 1 root root 198 Dec 28 20:59 CMakeLists.txt
-rw-r--r--. 1 root root 76 Dec 28 00:18 main.cpp
  1. 建立一个build目录,可以在任何地方,建议在当前目录下
  2. 进入build,运行cmake … 当然…表示上一级目录,你可以写CMakeLists.txt所在的绝对路径,生产的文件都在build目录下了
  3. 在build目录下,运行make来构建工程
  • 注意外部构建的两个变量
    1. HELLO_SOURCE_DIR 还是工程路径
    2. HELLO_BINARY_DIR 编译路径 也就是 /root/cmake/bulid

让Hello World看起来更像一个工程

  • 为工程添加一个子目录 src,用来放置工程源代码
  • 添加一个子目录 doc,用来放置这个工程的文档 hello.txt
  • 在工程目录添加文本文件 COPYRIGHT, README
  • 在工程目录添加一个 runhello.sh 脚本,用来调用 hello 二进制
  • 将构建后的目标文件放入构建目录的 bin 子目录
  • 将 doc 目录 的内容以及 COPYRIGHT/README 安装到/usr/share/doc/cmake/

将目标文件放入构建目录的 bin 子目录

  • 每个目录下都要有一个CMakeLists.txt说明
1
2
3
4
5
6
7
[root@localhost cmake]# tree
.
├── build
├── CMakeLists.txt
└── src
├── CMakeLists.txt
└── main.cpp
  • 外层CMakeLists.txt
1
2
PROJECT(HELLO)
ADD_SUBDIRECTORY(src bin)
  • src下的CMakeLists.txt

    1
    ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp)

ADD_SUBDIRECTORY 指令

ADD_SUBDIRECTORY(source_dir [binary_dir] [EXCLUDE_FROM_ALL])

  • 这个指令用于向当前工程添加存放源文件的子目录,并可以指定中间二进制和目标二进制存放的位置
  • EXCLUDE_FROM_ALL函数是将写的目录从编译中排除,如程序中的example
  • ADD_SUBDIRECTORY(src bin)
  • 将 src 子目录加入工程并指定编译输出(包含编译中间结果)路径为bin 目录
  • 如果不进行 bin 目录的指定,那么编译结果(包括中间结果)都将存放在build/src 目录

更改二进制的保存路径

  • SET 指令重新定义 EXECUTABLE_OUTPUT_PATH 和 LIBRARY_OUTPUT_PATH 变量 来指定最终的目标二进制的位置

    1
    2
    SET(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_BINARY_DIR}/bin)
    SET(LIBRARY_OUTPUT_PATH ${PROJECT_BINARY_DIR}/lib)

思考:加载哪个CMakeLists.txt当中

哪里要改变目标存放路径,就在哪里加入上述的定义,所以应该在src下的CMakeLists.txt下写

安装

  • 一种是从代码编译后直接 make install 安装
  • 一种是打包时的指定 目录安装。
    • 简单的可以这样指定目录:make install DESTDIR=/tmp/test
    • 稍微复杂一点可以这样指定目录:./configure –prefix=/usr

如何安装HelloWord

  • 使用CMAKE一个新的指令:INSTALL
  • INSTALL的安装可以包括:二进制、动态库、静态库以及文件、目录、脚本等
  • 使用CMAKE一个新的变量:CMAKE_INSTALL_PREFIX
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
// 目录树结构
[root@localhost cmake]# tree
.
├── build
├── CMakeLists.txt
├── COPYRIGHT
├── doc
│   └── hello.txt
├── README
├── runhello.sh
└── src
├── CMakeLists.txt
└── main.cpp

3 directories, 7 files

安装文件COPYRIGHT和README

INSTALL(FILES COPYRIGHT README DESTINATION share/doc/cmake/)

  • FILES: 文件

  • DESTINATION:

    1. 写绝对路径
    2. 可以写相对路径,相对路径实际路径是:${CMAKE_INSTALL_PREFIX}/<DESTINATION 定义的路径>
  • CMAKE_INSTALL_PREFIX 默认是在 /usr/local/

  • cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr在cmake的时候指定CMAKE_INSTALL_PREFIX变量的路径

安装脚本runhello.sh

  • PROGRAMS:非目标文件的可执行程序安装(比如脚本之类)
  • INSTALL(PROGRAMS runhello.sh DESTINATION bin)
  • 说明:实际安装到的是 /usr/bin

安装 doc 中的 hello.txt

  • 是通过在 doc 目录建立CMakeLists.txt ,通过install下的file
  • 是直接在工程目录通过 INSTALL(DIRECTORY doc/ DESTINATION share/doc/cmake)

DIRECTORY 后面连接的是所在 Source 目录的相对路径

注意:abc 和 abc/有很大的区别

目录名不以/结尾:这个目录将被安装为目标路径下的

目录名以/结尾:将这个目录中的内容安装到目标路径

安装过程

1
2
3
cmake ..
make
make install

静态库和动态库的构建

  • 任务: 1. 建立一个静态库和动态库,提供 HelloFunc 函数供其他程序编程使用,HelloFunc 向终端输出 Hello World 字符串。 2. 安装头文件与共享库。

  • 静态库和动态库的区别

    • 静态库的扩展名一般为“.a”或“.lib”;动态库的扩展名一般为“.so”或“.dll”。
    • 静态库在编译时会直接整合到目标程序中,编译成功的可执行文件可独立运行
    • 动态库在编译时不会放到连接的目标程序中,即可执行文件无法单独运行。

构建实例

1
2
3
4
5
6
7
8
[root@localhost cmake2]# tree
.
├── build
├── CMakeLists.txt
└── lib
├── CMakeLists.txt
├── hello.cpp
└── hello.h
  • hello.h中的内容
1
2
3
4
5
6
#ifndef HELLO_H
#define Hello_H

void HelloFunc();

#endif
  • hello.cpp中的内容
1
2
3
4
5
#include "hello.h"
#include <iostream>
void HelloFunc(){
std::cout << "Hello World" << std::endl;
}
  • 项目中的cmake内容
1
2
PROJECT(HELLO)
ADD_SUBDIRECTORY(lib bin)
  • lib中CMakeLists.txt中的内容
1
2
SET(LIBHELLO_SRC hello.cpp)
ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})

ADD_LIBRARY

ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})

同时构建静态和动态库

1
2
3
4
5
6
7
// 如果用这种方式,只会构建一个动态库,不会构建出静态库,虽然静态库的后缀是.a
ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})
ADD_LIBRARY(hello STATIC ${LIBHELLO_SRC})

// 修改静态库的名字,这样是可以的,但是我们往往希望他们的名字是相同的,只是后缀不同而已
ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})
ADD_LIBRARY(hello_static STATIC ${LIBHELLO_SRC})

SET_TARGET_PROPERTIES

  • 这条指令可以用来设置输出的名称,对于动态库,还可以用来指定动态库版本和 API 版本 同时构建静态和动态库
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
SET(LIBHELLO_SRC hello.cpp)

ADD_LIBRARY(hello_static STATIC ${LIBHELLO_SRC})

//对hello_static的重名为hello
SET_TARGET_PROPERTIES(hello_static PROPERTIES OUTPUT_NAME "hello")
//cmake 在构建一个新的target 时,会尝试清理掉其他使用这个名字的库,因为,在构建 libhello.so 时, 就会清理掉 libhello.a
SET_TARGET_PROPERTIES(hello_static PROPERTIES CLEAN_DIRECT_OUTPUT 1)

ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})

SET_TARGET_PROPERTIES(hello PROPERTIES OUTPUT_NAME "hello")
SET_TARGET_PROPERTIES(hello PROPERTIES CLEAN_DIRECT_OUTPUT 1)

动态库的版本号

  • 一般动态库都有一个版本号的关联
1
2
3
libhello.so.1.2
libhello.so ->libhello.so.1
libhello.so.1->libhello.so.1.2
  • CMakeLists.txt 插入如下
1
SET_TARGET_PROPERTIES(hello PROPERTIES VERSION 1.2 SOVERSION 1)
  • VERSION 指代动态库版本,SOVERSION 指代 API 版本。

安装共享库和头文件

  • 本例中我们将 hello 的共享库安装到<prefix>/lib目录
  • hello.h安装到<prefix>/include/hello目录
1
2
3
4
5
6
//文件放到该目录下
INSTALL(FILES hello.h DESTINATION include/hello)

//二进制,静态库,动态库安装都用TARGETS
//ARCHIVE 特指静态库,LIBRARY 特指动态库,RUNTIME 特指可执行目标二进制。
INSTALL(TARGETS hello hello_static LIBRARY DESTINATION lib ARCHIVE DESTINATION lib)
  • 注意:
    • 安装的时候,指定一下路径,放到系统下 cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr ..

使用外部共享库和头文件

  • 准备工作,新建一个目录来使用外部共享库和头文件
1
2
3
4
5
6
7
[root@MiWiFi-R4CM-srv cmake3]# tree
.
├── build
├── CMakeLists.txt
└── src
├── CMakeLists.txt
└── main.cpp
  • main.cpp
1
2
3
4
5
#include <hello.h>

int main(){
HelloFunc();
}

解决:make后头文件找不到的问题

  • PS:include <hello/hello.h> 这样include是可以,这么做的话,就没啥好讲的了

  • 关键字:INCLUDE_DIRECTORIES 这条指令可以用来向工程添加多个特定的头文件搜索路径,路径之间用空格分割

  • 在CMakeLists.txt中加入头文件搜索路径 INCLUDE_DIRECTORIES(/usr/include/hello)

  • 感谢:

    • 网友:zcc720的提醒

解决:找到引用的函数问题

  • 报错信息:undefined reference to `HelloFunc()’

  • 关键字:LINK_DIRECTORIES 添加非标准的共享库搜索路径

  • 指定第三方库所在路径,LINK_DIRECTORIES(/home/myproject/libs)

  • 关键字:TARGET_LINK_LIBRARIES 添加需要链接的共享库

  • TARGET_LINK_LIBRARIES的时候,只需要给出动态链接库的名字就行了。

  • 在CMakeLists.txt中插入链接共享库,主要要插在executable的后面

  • 根据CMake官方的推荐

    • 在使用外部库的时候尽量不用LINK_DIRECTORIES而是使用FIND_LIBRARY获取到外部库的绝对路径后对其使用如下所示
    • 其格式为FIND_LIBRARY(VAR NAME REQUIRED HINTS PATH ),其中REQUIRED的意思是如果找不到库将停止后面的操作
1
2
3
4
5
FIND_LIBRARY( HELLO hello capstone REQUIRED HINTS ../lib)

MESSAGE(STATUS "Found the library: " ${HELLO})

TARGET_LINK_LIBRARIES(crackMe  ${HELLO} ${CAPSTONE})
  • 查看main的链接情况

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    [root@MiWiFi-R4CM-srv bin]# ldd main 
    linux-vdso.so.1 => (0x00007ffedfda4000)
    libhello.so => /lib64/libhello.so (0x00007f41c0d8f000)
    libstdc++.so.6 => /lib64/libstdc++.so.6 (0x00007f41c0874000)
    libm.so.6 => /lib64/libm.so.6 (0x00007f41c0572000)
    libgcc_s.so.1 => /lib64/libgcc_s.so.1 (0x00007f41c035c000)
    libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f41bff8e000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f41c0b7c000)
  • 链接静态库 TARGET_LINK_LIBRARIES(main libhello.a)

  • 注意事项:

    • 在Windows中如果是以.lib结尾的外部库需要使用msbuild进行编译不能使用make否则还是会提示undefined reference
    • .a结尾的是gcc编译的
    • .lib结尾是msbuild编译的

特殊的环境变量 CMAKE_INCLUDE_PATH 和 CMAKE_LIBRARY_PATH

  • 注意:这两个是环境变量而不是 cmake 变量,可以在linux的bash中进行设置

  • 我们上面例子中使用了绝对路径INCLUDE_DIRECTORIES(/usr/include/hello)来指明include路径的位置

  • 我们还可以使用另外一种方式,使用环境变量export CMAKE_INCLUDE_PATH=/usr/include/hello

  • 补充:生产debug版本的方法:

    1
    cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=debug

特别感谢