cmake入门实战（cmake入门教程）

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简介
- 什么是 CMake？
- 优缺点
- 编译流程
CMake 实战
- 环境搭建
- - 安装 CMake
  - 安装示例项目
- 编译单个源文件
- 编译多个源文件
- - 单个目录下的多个源文件
  - 多个目录下的多个源文件
- 导入外部库
- - 本地导入（_package）
  - 外部导入（FetchContent）
- 测试与安装
- - 自定义安装规则
  - 测试
  - 生成安装包

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，CMake 的配置文件取名为 CMakeLists.txt。也就是在 CMakeLists.txt 这个文件中写 cmake 代码。一句话：cmake 就是将多个 cpp、hpp 文件组合构建为一个大工程的语言。

CMake

优点：
- 开源，使用类BSD许可发布。
- 跨平台，并可以生成 native 编译配置文件，在 Linux/Unix 平台，生成 makefile；在苹果平台可以生成 Xcode；在Windows 平台，可以生成 MSVC 的工程文件。
- 能够管理大型项目。
- 简化编译构建过程和编译过程。cmake 的工具链非常简单：cmake + make。
- 高效率，因为 cmake 在工具链中没有 libtool。
- 可扩展，可以为 cmake 编写特定功能的模块，扩展 cmake 功能。
缺点：
- cmake 只是看起来比较简单，而使用并不简单。
- cmake 编写的过程实际上是编程的过程，每个项目使用一个 CMakeLists.txt（每个目录一个），使用的是 cmake 语法。
- cmake 跟已有体系配合不是特别的理想，比如 pkgconfig。

在 linux 下使用 CMake 生成 Makefile 并编译的流程如下：

编写 CMake 配置文件 CMakeLists.txt 。
在 CMakeLists.txt 文件所在目录创建一个 build 文件夹，然后进入目录。（这一步可以省略，但是生成的中间文件不易清理）
执行命令或者生成 Makefile（和的区别在于前者提供了一个交互式的界面）。其中，是 CMakeLists.txt 所在的目录。
使用命令进行编译，使用进行安装。

这里以 CentOS 8 为例：

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如需安装高版本，执行下面的命令：

本文用到的所有示例都来自于 GitHub 上的 cmake-examples 和 cmake-demo，下面将结合实例来进行讲解。

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本节对应的源代码路径如下：/cmake-examples/01-basic/A-hello-cmake/

首先查看一下本示例的目录结构：

在本目录下有三个文件，分别是源文件 main.cpp，cmake 构建规则 CMakeLists.txt 以及说明文件 README.adoc，下面来看看他们的具体内容。

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源文件是一个简单的 Hello World。

CMakeLists 中主要包含了三个命令：

：指定运行此配置文件所需的 CMake 的最低版本。
：设置项目的名称，同时会自动生成 PROJECT_NAME 变量，使用即可访问到 hello_cmake。
：第一个参数是可执行文件名，第二个参数是要编译的源文件列表。z这里将名为 main.cpp 的源文件编译成一个名称为 hello_cmake 的可执行文件。

接着我们可以开始构建项目，构建的方法有以下两种：

内部构建：直接在源文件目录构建项目，会导致临时文件和源代码放在一起，不好清理。
外部构建：创建一个可以位于文件系统上任何位置的构建文件夹。所有临时构建和目标文件都位于此目录中，以保持源代码树的整洁。

这里以外部构建为例，此时我们需要新建一个构建文件夹 build，并在该目录下运行 cmake 命令进行构建：

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此时在当前目录下，就会生成可执行文件 hello_cmake。将其运行查看是否成功编译：

本节对应的源代码路径如下：/cmake-demo/Demo2

首先查看一下本示例的目录结构：

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与上个示例不同，本示例在单个目录下有着多个源文件，此时 CMakeLists 如下：

在本示例中，为了避免一个个将所有源文件输入，使用了命令。

：第一个参数是目录的路径，第二个参数是变量名。当我们使用这个命令时，就会将指定目录下的所有源文件保存到指定的变量名中。

如果不想使用这种方法，而是向一条条枚举每个变量，可以使用来手动将源文件保存到变量名中：

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本节对应的源代码路径如下：/cmake-demo/Demo3

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首先查看一下本示例的目录结构：

与上个示例不同，本示例在多个目录下有着多个源文件。在这种情况下，我们需要在每个目录中都编写一个 CMakeLists.txt。这里为了方便，我们可以将 math 里的文件编译为一个静态库再有 main 函数调用。

首先看看 math 目录下的 CMakeLists.txt，这里主要做的事是将当前目录下的文件编译为一个静态库：

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：用于从某些源文件创建一个库，默认生成在构建文件夹。第一个参数为库名（不需要 lib 前缀，会自动添加），第二个参数用于指定 SHARED（动态库），STATIC（静态库）（如果不写，则通过全局的的或来指定）。第三个参数即为源文件列表。

接着看看的 CMakeLists.txt：

：用于表示该项目包含一个子目录，此时会去处理子目录下的 CMakeLists.txt 与源文件。
：该命令用于指明可执行文件 Demo 需要链接 MathFunctions 库。第一个参数为可执行文件名，第二个参数为访问权限（PUBLIC、PRIVATE、INTERFACE，默认为 PUBLIC），第三个参数为库名（这两个参数可以为多个）。

本节对应的源代码路径如下：/cmake-examples/01-basic/H-third-party-library

首先查看一下本示例的目录结构：

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这里主要演示如何导入一个本地的第三方库（这里以 boost 为例），接着看看 MakeLists.txt：

这里使用命令来在本地搜索对应的第三方库，Boost 代表需要查询的库名称；1.46.1 代表需要库的最低版本；REQUIRED 表示该库是必须的，如果找不到会报错；COMPONENTS 用于检测该库的对应组件是否存在，如果不存在则认为找到的库不满足条件。

FetchContent 是 3.11.0 版本开始提供的功能，只需要一个 URL 或者 Git 仓库即可引入一个库，这里以 GoogleTest 库为例：

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使用方法：

：表示引入 FetchContent。
：获取第三方库，可以是一个 URL 或者一个 Git 仓库。
：将这个第三方库引入项目。
：链接这个第三方库。

CMake 也可以指定安装规则，以及添加测试。这两个功能分别可以通过在产生 Makefile 后使用和来执行。

本节对应的源代码路径如下：/cmake-demo/Demo8

首先查看一下本示例的目录结构：

首先查看 math 目录下的 CMakeLists.txt：

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这里使用命令表明了将静态库 MathFunctions 安装到 /usr/local/lib 目录下，将头文件 MathFunctions.h 安装到 /usr/local/include 目录下。

接着查看根目录的内容：

这里将可执行程序 Demo 安装到了 /usr/local/lib 目录下，再将 config.h 安装到 /usr/local/lib 目录下。

/usr/local/ 是默认安装的根目录，可以通过修改变量的值来指定这些文件应该拷贝到哪个根目录

CMake 提供了一个称为 CTest 的测试工具。我们要做的只是在项目根目录的 CMakeLists 文件中调用一系列的命令。

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：用于启动测试。
：用于添加测试，第一个参数为测试名，第二个参数为可执行程序，剩下的为可执行程序的参数。
：测试的提示信息。
：宏，用于编写一个重复性操作来简化测试用例的编写。
：编写的测试宏。

如果想要生成安装包，则需要使用 CPack，它是由 CMake 提供的一个工具，专门用于打包。此时需要在 CMakeLists.txt 中添加以下内容：

：导入 InstallRequiredSystemLibraries 模块。
设置一些 CPack 相关变量。
：导入 CPack 模块。

接着执行和构建工程，此时再执行命令即可生成安装包：

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当命令执行成功后，就会在当前目录下生成 .sh、.tar.gz、*.tar.Z 这三个格式的安装包。

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