CMake實戰

本文不介紹cmake命令使用方法，也不講CMakeLists.txt的語法，有需要的讀者可以看我另外相關的文章即可（此為實戰篇）。

本文核心講解添加版本支持、添加編譯庫支持、添加編譯選項支持、添加庫版本信息、添加多文件支持、添加安裝路勁支持、添加測試驗證支持、添加依賴函數與頭文件與庫文件支持、添加三方庫依賴搜索支持、添加生成中間文件支持、添加生成發行版本安裝包支持等功能。

本文共分14章，為了便于學習，內容組織如下：

前面1~7章為基本常用方法，可滿足大部分項目需求；
接下來三（8~10）章節非常簡單，用于支持依賴的檢測，便于學習人員歇口氣；
后面的11~14章為高級功能，可以查詢未知依賴、生成中間依賴文件，還可以制作標準的安裝包。

廢話少說，直接上主菜（復雜的解釋也略過了）。有需要的，可以聯系我獲取每章節的實例。

一、基本工程

最簡單的工程是編譯一個源文件，并生成一個可執行文件。CMakeLists.txt僅僅只需要3行：


cmake_minimum_required(VERSION 2.8)

project(Tutorial)

add_executable(Tutorial tutorial.cxx)

對應的tutorial.cxx源碼用于計算輸入數據的平方根：


// A simple program that computes the suqare root of a number

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

int main(int argc, char *argv[])

{

if (argc < 2)

{

fprintf(stdout, "Usage: %s number\n", argv[0]);

return 1;

}

double inputValue = atof(argv[1]);

double outputValue = sqrt(inputValue);

fprintf(stdout, "The square root of %g is %g\n", inputValue, outputValue);

return 0;

}

將tutorial.cxx與CMakeLists.txt放在同一目錄，創建build目錄，并編譯、運行，結果如下：


$ mkdir build

$ ls

build  CMakeLists.txt  tutorial.cxx

$ cd build/

$ cmake ..

-- The C compiler identification is GNU 4.8.5

-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5

-- 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

-- Detecting C compile features

-- Detecting C compile features - 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

-- Detecting CXX compile features

-- Detecting CXX compile features - done

-- Configuring done

-- Generating done

-- Build files have been written to: /work/study/Studied_Module/Module/cmake/basic_point/build

$ make

Scanning dependencies of target Tutorial

[ 50%] Building CXX object CMakeFiles/Tutorial.dir/tutorial.cxx.o

[100%] Linking CXX executable Tutorial

[100%] Built target Tutorial

$ ./Tutorial

Usage: ./Tutorial number

$ ./Tutorial 9

The square root of 9 is 3

二、添加配置頭文件

有時候我們需要為我們的代碼添加版本信息，或者其他相關的配置信息。我們當然可以通過直接添加配置的頭文件來實現，不過通過CMakeLists.txt來實現會更加的靈活。下面是基于前面例子實現添加版本信息的CMakeLists.txt：


cmake_minimum_required(VERSION 2.8)

project(Tutorial)

# The version number

set (Tutorial_VERSION_MAJOR 1)

set (Tutorial_VERSION_MINOR 0)

# configure a header file to pass some of the CMake settings

# to the source code

configure_file (

"${PROJECT_SOURCE_DIR}/TutorialConfig.h.in"

"${PROJECT_BINARY_DIR}/TutorialConfig.h"

)

# add the binary tree to the search path for include files

# so that we will find TutorialConfig.h

include_directories("${PROJECT_BINARY_DIR}")

# add the executable

add_executable(Tutorial tutorial.cxx)

上面指定TutorialConfig.h由TutorialConfig.h.in文件生成。TutorialConfig.h.in的內容如下：


// the configured options and settings for Tutorial

#define Tutorial_VERSION_MAJOR @Tutorial_VERSION_MAJOR@

#define Tutorial_VERSION_MINOR @Tutorial_VERSION_MINOR@

當CMake配置這個頭文件時，@Tutorial_VERSION_MAJOR@和@Tutorial_VERSION_MINOR@的值將被CMakeLists.txt文件中的值替換（注意兩邊的名字要一致）。

接下來我們修改tutorial.cxx源碼，看是如何使用CMakeLists.txt定義的版本的：


// A simple program that computes the suqare root of a number

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

#include "TutorialConfig.h"

int main(int argc, char *argv[])

{

if (argc < 2)

{

fprintf(stdout, "%s Version %d.%d\n", argv[0],

Tutorial_VERSION_MAJOR, Tutorial_VERSION_MINOR);

fprintf(stdout, "Usage: %s number\n", argv[0]);

return 1;

}

double inputValue = atof(argv[1]);

double outputValue = sqrt(inputValue);

fprintf(stdout, "The square root of %g is %g\n", inputValue, outputValue);

return 0;

}

建立build目錄，再次編譯結果如下：


$ mkdir build

$ ls

build  CMakeLists.txt  TutorialConfig.h.in  tutorial.cxx

$ cd build/

$ cmake ..

-- The C compiler identification is GNU 4.8.5

-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5

-- 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

-- Detecting C compile features

-- Detecting C compile features - 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

-- Detecting CXX compile features

-- Detecting CXX compile features - done

-- Configuring done

-- Generating done

-- Build files have been written to: /work/study/Studied_Module/Module/cmake/basic_version/build

$ make

Scanning dependencies of target Tutorial

[ 50%] Building CXX object CMakeFiles/Tutorial.dir/tutorial.cxx.o

[100%] Linking CXX executable Tutorial

[100%] Built target Tutorial

$ ./Tutorial

./Tutorial Version 1.0

Usage: ./Tutorial number

$ ./Tutorial 16

The square root of 16 is 4

總結：添加配置頭文件的流程如下：

在CMakeLists.txt中通過set命令設置自己命名的變量；
添加配置文件說明：


configure_file (

"${PROJECT_SOURCE_DIR}/TutorialConfig.h.in"

"${PROJECT_BINARY_DIR}/TutorialConfig.h"

)

創建配置文件*.h.in，并使用@variable@來訪問第一步在CMakeLists.txt通過set定義的變量，使用C/C++的標準#define來定義；
在C/C++源碼中通過include包含編譯生成的配置頭文件；
在C/C++源碼中直接使用#define宏定義的名稱。

三、添加一個庫

繼續基于前面的實例，我們將計算平方根的方法提取出來，做成一個mysqrt.cxx源文件庫放在MathFunctions目錄，我們提供的算法名稱為mysqrt()。源碼如下：


$ cd MathFunctions/

$ cat mysqrt.h

#ifndef MYSQRT_H__

#define MYSQRT_H__

double mysqrt(double x);

#endif

$ cat mysqrt.cxx

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

double mysqrt(double x)

{

double g = x;

while(fabs(g*g - x) > 0.000001)

{

g = (g+x/g)/2;

}

return g;

}

在MathFunctions目錄中添加子CMakeLists.txt，編譯生成庫文件：


$ cat CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 2.8)

project(MathFunctions)

add_library(MathFunctions SHARED mysqrt.cxx)

接下來修改頂層CMakeLists.txt，添加子目錄MathFunctions的編譯支持，添加頭文件依賴路徑，并添加依賴的庫說明：


include_directories("${PROJECT_SOURCE_DIR}/MathFunctions")

add_library(MathFuncions)

# add the executable

add_executable(Tutorial tutorial.cxx)

add_link_libraries(Tutorial MathFunctions)

最后，修改tutorial.cxx源碼，添加代碼調用我們自己的mysqrt()函數（這里同時調用，還可以驗證我們的算法是否正確）：


    double inputValue = atof(argv[1]);

double outputValue = sqrt(inputValue);

fprintf(stdout, "The square root of %g is %g\n", inputValue, outputValue);

outputValue = mysqrt(inputValue);

fprintf(stdout, "The square root of %g is %g\n", inputValue, outputValue);

四、添加編譯選項

繼續接著前面的實例，我們添加了自己的mysqrt()函數，但是我們并不一定都是使用自己的mysqrt()函數，當系統提供了sqrt()時，我們肯定希望調用系統標準的函數。也就是說，我們需要根據系統情況，動態選擇調用方法。

我們當然可以通過在頭文件中添加編譯選項來實現，不過通過CMakeLists.txt來實現將更加靈活有趣。

首先，我們定義一個編譯宏USE_MYMATH（在頂層CMakeLists.txt）：


# should we use our own math functions ?

option(USE_MYMATH

    "Use tutorial provided math implementation" ON)

這將告訴CMake默認打開USE_MYMATH，當然也可以通過ccmake或者編譯選項來重新配置。接下來我們在頂層CMakeLists.txt同時添加依賴庫的說明：


# add the MathFunctions library ?

#

if (USE_MYMATH)

    include_directories("${PROJECT_SOURCE_DIR}/MathFunctions")

    add_subdirectory(MathFunctions)

    set(EXTRA_LIBS ${EXTRA_LIBS} MathFunctions)

#endif(USE_MYMATH)

# add the executable

add_executable(Tutorial tutorial.cxx)

target_link_libraries(Tutorial ${EXTRA_LIBS})

注意：上面添加的USE_MYMATH選項的option命令，必須在configure_file命令之前，否則其默認ON的配置將會無效。

接下來，修改tutorial.cxx源代碼，添加條件編譯代碼：


// A simple program that computes the suqare root of a number

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

#include "TutorialConfig.h"

#ifdef USE_MYMATH

#include "mysqrt.h"

#endif

int main(int argc, char *argv[])

{

if (argc < 2)

{

fprintf(stdout, "%s Version %d.%d\n", argv[0],

Tutorial_VERSION_MAJOR, Tutorial_VERSION_MINOR);

fprintf(stdout, "Usage: %s number\n", argv[0]);

return 1;

}

double inputValue = atof(argv[1]);

#ifdef USE_MYMATH

double outputValue = mysqrt(inputValue);

fprintf(stdout, "The square root of %g is %g(use tutorial mysqrt())\n", inputValue, outputValue);

#else

double outputValue = sqrt(inputValue);

fprintf(stdout, "The square root of %g is %g(use system sqrt())\n", inputValue, outputValue);

#endif

return 0;

}

最后，在TutorialConfig.h.in中添加支持，以便在CMake命令行傳入不同的編譯選項時生成不同的TutorialConfig.h文件：


#cmakedefine USE_MYMATH

創建build目錄，并編譯驗證結果如下：

使用mysqrt()：


$ mkdir build

$ ls

build  CMakeLists.txt  MathFunctions  TutorialConfig.h.in  tutorial.cxx

$ cd build/

[study@konishi build]$ cmake -DUSE_MYMATH=True ..

-- The C compiler identification is GNU 4.8.5

-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5

-- 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

-- Detecting C compile features

-- Detecting C compile features - 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

-- Detecting CXX compile features

-- Detecting CXX compile features - done

-- Configuring done

-- Generating done

-- Build files have been written to: /work/study/Studied_Module/Module/cmake/04_basic_options/build

$ make

Scanning dependencies of target MathFunctions

[ 25%] Building CXX object MathFunctions/CMakeFiles/MathFunctions.dir/mysqrt.cxx.o

[ 50%] Linking CXX shared library libMathFunctions.so

[ 50%] Built target MathFunctions

Scanning dependencies of target Tutorial

[ 75%] Building CXX object CMakeFiles/Tutorial.dir/tutorial.cxx.o

[100%] Linking CXX executable Tutorial

[100%] Built target Tutorial

$ ./Tutorial

./Tutorial Version 1.0

Usage: ./Tutorial number

$ ./Tutorial  12

The square root of 12 is 3.4641(use tutorial mysqrt())

使用系統的sqrt()：


$ mkdir build

$ ls

build  CMakeLists.txt  MathFunctions  TutorialConfig.h.in  tutorial.cxx

$ cd build/

$ cmake -DUSE_MYMATH=False ..

-- The C compiler identification is GNU 4.8.5

-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5

-- 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

-- Detecting C compile features

-- Detecting C compile features - 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

-- Detecting CXX compile features

-- Detecting CXX compile features - done

-- Configuring done

-- Generating done

-- Build files have been written to: /work/study/Studied_Module/Module/cmake/04_basic_options/build

$ make

Scanning dependencies of target Tutorial

[ 50%] Building CXX object CMakeFiles/Tutorial.dir/tutorial.cxx.o

[100%] Linking CXX executable Tutorial

[100%] Built target Tutorial

[study@konishi build]$ ./Tutorial

./Tutorial Version 1.0

Usage: ./Tutorial number

$ ./Tutorial 13

The square root of 13 is 3.60555(use system sqrt())

總結：添加配置選項的流程如下：

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