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2023-02-21
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初识CMake：学习笔记与速查

# CMake学习

主要参考CMake菜谱 (opens new window)教程总结的学习笔记，仅供笔者参考，完整教程请移步CMake菜谱 (opens new window) 😃

# 从可执行文件到库

# 编译单个文件

# 设置CMake所需的最低版本
cmake_minimum_required (VERSION 3.8)

# 声明项目的名称和支持的编程语言(CXX代表C++)
project(hello_cmake_world LANGUAGES CXX)

# 将源代码添加到此项目的可执行文件。
add_executable (hello-cmake "hello_cmake_world.cpp")

该文件与源文件hello_cmake_world.cpp放在一起，执行

mkdir -p build
cd build
cmake ..
cmake --build .

注意：

  1. CMake语言不区分大小写，但是参数是区分大小写的

  2. CMake中，C++是默认的编程语言。不过，建议使用LANGUAGES选项在project命令中显式地声明项目的语言

  3. 使用cmake -help查看完整的帮助信息

  4. # mkdir -p sirius_build
# cd sirius_build
# cmake ..
# 以上构建步骤可用跨平台命令代替
# -H表示当前目录中搜索根CMakeLists.txt文件
# -Bsirius_build告诉CMake在一个名为sirius_build的目录中生成所有的文件
cmake -H. -Bsirius_build

# 构建和链接静态库

cmake_minimum_required (VERSION 3.8)
project(hello_cmake_world LANGUAGES CXX)

# 创建目标——静态库。库的名称和源码文件名相同
add_library(message
  STATIC
    "Message.hpp"
    "Message.cpp"
  )

add_executable (hello-cmake "hello_cmake_world.cpp")
# 最后需要将目标库链接到可执行目标
target_link_libraries(hello-cmake message)

# 构建和链接动态库

# 与构建静态库一样，只需将STATIC改为SHARED
add_library(message
  SHARED
    "Message.hpp"
    "Message.cpp"
  )

如果考虑跨平台，有两种方法：

  1. 可为动态库的头文件添加：

    #pragma once

/* 添加一下内容以实现跨平台 */
#ifdef _WIN32
    #ifdef MessageDLL
        #define MessageDLL __declspec(dllexport)
    #else
        #define MessageDLL __declspec(dllimport)
    #endif
#else
    #define MessageDLL
#endif
//////////END////////////

class MessageDLL Message {
public:
    // ... DO SOMETING ...
};

  2. 在CMakeLists.txt里添加set(CMAKE_WINDOWS_EXPORT_ALL_SYMBOLS ON)

在 Windows 平台中，导出动态库时除了会生成 .dll 动态库之外还会生成一个.lib文件。这个.lib文件和静态库的.lib文件不同，它里面不保存代码生成的二进制文件，而是所有需要导出符号的符号表。

如果希望将一个符号（symbol）导出（这里的符号可以指类、函数等各种类型）：

​ 方法一：需要在其前面加上 __declspec(dllexport) 标志。这样这个符号的相关信息就会存在于.lib中的符号表中； ​ 方法二：在CMakeLists.txt里添加set(CMAKE_WINDOWS_EXPORT_ALL_SYMBOLS ON)

# 条件句控制编译

先看一个例子：

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(hello_cmake_world LANGUAGES CXX)

# 引入变量USE_LIBRARY，message打印相关信息
set(USE_LIBRARY OFF)
message(STATUS "Compile sources into a library? ${USE_LIBRARY}")
# BUILD_SHARED_LIBS在下面第二点有具体解释
set(BUILD_SHARED_LIBS OFF)

# 引入变量包括*.hpp\*.cpp文件
list(APPEND _sources "Message.hpp" "Message.cpp")

# 逻辑控制编译
if (USE_LIBRARY)
	add_library(message ${_sources})
	add_executable(hello-cmake "hello_cmake_world.cpp")
	target_link_libraries(hello-cmake message)
else()
	add_executable(hello-cmake "hello_cmake_world.cpp" ${_sources})
endif()
  1. 使用set为变量设置值，其中逻辑变量可以是以下几种之一：
    • 逻辑true：1、ON、YES、true、Y或非零数；
    • 逻辑false：0、OFF、NO、false、N、IGNORE、NOTFOUND、空字符串或以-NOTFOUND为后缀。
  2. BUILD_SHARED_LIBS是CMake的一个全局标志，可以决定为生成动态库还是静态库。如果为false或未定义，将生成一个静态库；
  3. _sources变量是一个局部变量，不应该在当前范围之外使用，可以在名称前加下划线。

# 显示选项

上一节中（条件句控制编译）用硬编码控制逻辑，只能从内部修改。

本节使用option()命令，以选项的形式在外部设置编译逻辑

语法：

option可接受三个参数：

option(<option_variable> "help string" [initial value])
  • <option_variable>变量名
  • "help string"在终端可见的帮助性文字
  • [initial value]选项的默认值，可以是ON或OFF。

因而对于上一节中的CMakeLists.txt，只需将set(USE_LIBRARY OFF)使用option()代替，并设置默认值即可：

option(USE_LIBRARY "Compile sources into a library" OFF)

现在，可以通过CMake的-DCLI选项，将信息传递给CMake来切换库的行为

cmake -D USE_LIBRARY=ON ..

-D开关用于为CMake设置任何类型的变量：逻辑变量、路径等等。

如果有依赖关系，如：用户设置不构建库，但设置了构建动态库，此时应该不构建库。CMake提供cmake_dependent_option()命令用来定义依赖于其他选项的选项：

需要引入CMakeDependentOption模块

语法：

cmake_dependent_option可接受五个参数：

cmake_dependent_option(<OPTION_NAME> "help string" <default_value> <depends> <force_value>)

  • <OPTION_NAME>变量名

  • "help string"帮助性文字

  • <default_value>默认值

  • <depends>该值为true时 开启此选项并设置为默认值，否则强制该选项默认值为 <force_value>

    <depends>可以用分号代表与的关系，例如：

    "ENABLE_BUILD;NOT DISABLE_TESTING"表示（ENABLE_BUILD && (！DISABLE_TESTING) )

因而添加是否编译为库和是否编译为动态库两个选项时，可修改为：

option(USE_LIBRARY "Compile sources into a library" OFF)

include(CMakeDependentOption)
# 当USE_LIBRARY为ON时，MAKE_STATIC_LIBRARY是；MAKE_STATIC_LIBRARY是
# 当USE_LIBRARY为ON时，MAKE_STATIC_LIBRARY是；MAKE_STATIC_LIBRARY是
cmake_dependent_option(
	MAKE_STATIC_LIBRARY "Compile sources into a static library" OFF
	"USE_LIBRARY" ON
)

cmake_dependent_option(
	MAKE_SHARED_LIBRARY "Compile sources into a shared library" ON
	"USE_LIBRARY" ON
)

# 设置编译器选项

参考如下一个例子：

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(recipe-08 LANGUAGES CXX)
message("C++ compiler flags: ${CMAKE_CXX_FLAGS}")

# 准备编译选项列表
list(APPEND flags "-fPIC" "-Wall")
if(NOT WIN32)
  list(APPEND flags "-Wextra" "-Wpedantic")
endif()

add_library(geometry
  STATIC
    geometry_circle.cpp
    geometry_circle.hpp
    geometry_polygon.cpp
    geometry_polygon.hpp
    geometry_rhombus.cpp
    geometry_rhombus.hpp
    geometry_square.cpp
    geometry_square.hpp
  )

# 设置编译选项
target_compile_options(geometry
  PRIVATE
    ${flags}
  )
  
add_executable(compute-areas compute-areas.cpp)

target_compile_options(compute-areas
  PRIVATE
    "-fPIC"
  )
  
target_link_libraries(compute-areas geometry)
  1. 编译选项target_compile_options()可以添加三个级别的可见性：INTERFACE、PUBLIC和PRIVATE；
    • PRIVATE，编译选项应用于指定的目标，不会传递给与目标相关的目标。
    • INTERFACE，给定的编译选项将只应用于指定目标，并传递给与目标相关的目标。
    • PUBLIC，编译选项将应用于指定目标和使用它的目标。

# 语言设定标准

set_target_properties(animals
  PROPERTIES
    CXX_STANDARD 14
    CXX_EXTENSIONS OFF
    CXX_STANDARD_REQUIRED ON
    POSITION_INDEPENDENT_CODE 1
)

这里为目标设置了一些属性:

  • CXX_STANDARD，会设置我们想要的C++标准。
  • CXX_EXTENSIONS，告诉CMake，只启用ISO C++标准的编译器标志，而不使用特定编译器的扩展。
  • CXX_STANDARD_REQUIRED，指定所选标准的版本。如果这个版本不可用，CMake将停止配置并出现错误。当这个属性被设置为OFF时，CMake将寻找下一个标准的最新版本，直到一个合适的标志。这意味着，首先查找C++20，然后是C++17，然后是C++14。

如果语言标准是所有目标共享的全局属性，那么可以将CMAKE_<LANG>_STANDARD、CMAKE_<LANG>_EXTENSIONS和CMAKE_<LANG>_STANDARD_REQUIRED变量设置为相应的值。所有目标上的对应属性都将使用这些设置。

# 关于目标的一些选项汇总

target_include_directories(myapp PUBLIC /path)	# 添加头文件搜索目录
target_link_libraries(myapp PUBLIC hellolib)			# 添加要链接的库
target_add_definitions(myapp PUBLIC MY_MACRO=1)			# 添加一个宏定义
target_add_definitions(myapp PUBLIC -DMY_MACRO=1)		# 与MY_MACRO=1等价
target_compile_options(myapp PUBLIC -fopenmp)			# 添加编译器命令行选项
target_sources(myapp PUBLIC hello.cpp other.cpp)		# 添加要编译的源文件

## 以下指令不推荐使用
include_directories(/path/to/include)
link_directories(/opt/cuda)			# 添加库的搜索路径
add_definitions(MY_MACRO=1)
add_compile_options(-fopenmp)
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#CMake
上次更新: 2023/08/14, 19:51:00
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