CMake基本使用

1. Linux环境安装

1. 安装gcc软件依赖

   yum install -y gcc gcc-c++ make automake
   
   # 输出版本则安装成功
   gcc -v 
   

2. 下载最新CMake

   https://cmake.org/download/

   # 下载完成后解压
   tar -xvf [压缩包]
   

3. 进入根目录，运行命令

   ./bootstrap
   

   如果出现以下错误：
   
   运行命令：

   yum install  -y openssl  openssl-devel
   

   然后重新运行即可

   ./bootstrap
   

4. 运行gmake

   gmake
   

5. 进行安装

   gmake install
   

   输入cmake -v，如果出现版本号则安装成功：
   
   
   

2. 使用CMake运行C++程序

2.1 运行简单的示例程序

用vim编写一段C++代码：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    
        cout << "hello world" << endl;
}

在同一个目录下编写CMakeLists.txt文件：

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})

使用CMake生成Makefile文件：

cmake .

自动生成了以下文件：

使用make命令编译：

make

编译出了一个可执行文件

运行可执行文件：

hello

3. CMake基本语法

用上面编写的CMakeLists.txt文件做示例：

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})

3.1 关键字

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.
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++.

该指令隐式定义了两个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这两个变量，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.
解决：可以使用CMake为我们预定义的两个变量: PROJECT_ BINARY_ DIR和PROJECT_SOURCE_ DIR, 这两个变量和HELLO_ BINARY_ DIR, HELLO_ SOURCE_ DIR是一致的.

SET关键字

用于显示的指定变量.
SET(SRC_ LIST main.cpp)指令中的SRC_ LIST变量就包含了main.cpp.
如果当前有多个cpp文件，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})指令表示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).

所以工程名HELLO与生成的可执行文件名hello是没有任何关系的.

上述例子可以简化的写成：

PROJECT(HELLO)
ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp)

3.2 语法的基本原则

• 变量使用${}方式取值，但是在IF控制语句中可以直接使用变量名.
• 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，但是参数和变量是大小写相关的。推荐全部使用大写指令.
• SET(SRC_ LIST main.cpp)可以写成SET(SRC_ LIST "main.cpp"), 但是如果源文件名中含有空格,就必须要加双引号.

3.3 内部构建和外部构建

• 内部构建：上述例子就是内部构建，生产的临时文件特别多，不方便清理.
• 外部构建：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，推荐使用外部构建的方式.

外部构建

先回退到刚刚编写完CMakeLists.txt文件的时候：
创建一个build目录并进入：

mkdir build
cd build

在build目录中执行cmake命令：

cmake ..

在build目录中执行make命令：

make

生成的临时文件都会在build目录中：

4. 工程化项目

• 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COPYRIGHTREADME.
• 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/.

.
├── build
├── CMakeLists.txt
├── COPYRIGHT
├── doc
│   └── hello.txt
├── README
├── runhello.sh
└── src
    ├── CMakeLists.txt
    └── main.cpp

4.1 生成二进制文件到bin目录中

每个目录下都要有一个CMakeLists.txt说明：

.
├── build
├── CMakeLists.txt
└── src
    ├── CMakeLists.txt
    └── main.cpp

外层CMakeLIsts.txt：

PROJECT(HELLO)
ADD_SUBDIRECTORY(src bin)

src下的CMakeLists.txt：

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：

SET(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ../../src/bin)
SET(LIBRARY_OUTPUT_PATH ../../src/lib)

注意：哪里要改变目标存放路径，就在哪里加入上述的定义，所以就在src目录下的CMakeLists.txt中写.

改变之后重新执行：

.
├── build
├── CMakeLists.txt
└── src
    ├── bin
    │   └── hello
    ├── CMakeLists.txt
    └── main.cpp

可以看到可执行文件hello 已经到了src/bin目录下.

4.2 使用CMake进行安装

安装文件COPYRIGHT和README

在根目录下的CMakeLists.txt文件中加上：

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

FILES:文件名.
DESTINATION:
1.可以直接写绝对路径.
2.也可以写相对路径，相对路径实际路径是：${CMAKE_INSTALL _PREFIX}/<DESTINATION>定义的路径.
CMAKE_JINSTALL_PREFIX默认是在/usr/local/.
cmake-DCMAKE_JNSTALL_PREFIX=/usr 在cmake的时候指定CMAKE_ JNSTALL_ 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）.

在根目录下的CMakeLists.txt文件中加上：

INSTALL(PROGRAMS runhello.sh DESTINATION bin)

说明：实际安装到的是/usr/bin.

安装doc目录下的hello.txt

在根目录下的CMakeLists.txt文件中加上：

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abc.
• 目录名以/结尾:将这个目录中的内容安装到目标路径.

安装

cd build
cmake ..
make
make install

5. 静态库与动态库的构建和使用

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- -般为".so"或".dIl".
• 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.

下面我们来创建一个静态库和动态库，提供HelloFunc函数供其它程序编程使用，HelloFunc向终端输出Hello World字符串.

构建实例：

.
├── build
├── CMakeLists.txt
└── lib
    ├── CMakeLists.txt
    ├── hello.cpp
    └── hello.h

hello.h中的内容：

#ifndef HELLO_H
#define Hello_H

void HelloFunc();

#endif

hello.cpp中的内容：

#include "hello.h"
#include <iostream>
using namespace std;
void HelloFunc() {
    
        cout << "hello world" << endl;
}

5.1 单独构建静态库或动态库

根目录下CMakeLists.txt中的内容：

PROJECT(HELLO)
ADD_SUBDIRECTORY(lib bin)

lib目录下CMakeLists.txt中的内容：

SET(LIBHELLO_SRC hello.cpp)
ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})

ADD_LIBRARY

ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})

• hello: 就是正常的库名，生成的名字前面会加上lib,最终产生的文件是libhello.so.
• SHARED：动态库；STATIC： 静态库.
• ${LIBHELLO_ SRC}：源文件.

5.2 同时构建静态库和动态库

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

lib目录下CMakeLists.txt中的内容：

SET(LIBHELLO_SRC hello.cpp)

ADD_LIBRARY(hello_static STATIC ${LIBHELLO_SRC})

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

编译之后：

5.3 动态库的版本号

一般动态库都有一个版本号的关联.

libhello.so.1.2
libhello.so ->libhello.so.1
libhello.so.1->libhello.so.1.2

CMakeList.txt插入如下：

SET_TARGET_PROPERTIES(hello PROPERTIES VERSION 1.2 SOVERSION 1)

VERSION指代动态库版本，SOVERSION指代API版本.

5.4 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，将hello.h安装到<prefix>/include/hello目录.

在lib目录下CMakeLists.txt的添加：

# 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)

安装的时候指定一下路径，放到系统下：

cmake -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr ..

5.5 使用共享库和头文件

构建实例：

.
├── build
├── CMakeLists.txt
└── src
    ├── CMakeLists.txt
    ├── main.cpp

main.cpp中的内容：

#include <hello.h>
using namespace std;
int main() {
    
	HelloFunc();
}

根目录下的CMakeLists.txt:

PROJECT(HELLO)
ADD_SUBDIRECTORY(src bin)

src下的CMakeLists.txt:

ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp)

然后编译：

会报找不到hello.h头文件的错误：
需要在src下的CMakeLists.txt加上：

# 表示在hello目录下去找头文件
INCLUDE_DIRECTORIES(/usr/include/hello)

再编译，还会报错，找不到HelloFunc这个函数：

可以使用TARGET_LINK_LIBRARIES关键字添加需要链接的共享库，注意一定要写在ADD_EXECUTABLE关键字的后面：

TARGET_LINK_LIBRARIES (hello libhello.so)

注意hello是生成的二进制文件的名字.

所以最终src下的CMakeLists.txt文件内容：

INCLUDE_DIRECTORIES(/usr/include/hello)

ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp)

TARGET_LINK_LIBRARIES (hello libhello.so)

再次编译的时候，就可以成功生成可执行文件hello了，但是运行hello的时候会再次报错：

原因是我们之前生成的动态库libhello.so是在/usr/lib/目录下的，但是我的linux系统是64位的，需要把这个动态库移动到/usr/lib64/目录下才能使用：

mv /usr/lib/libhello.so /usr/lib64/

之后就可以正常运行了：