Tools - cmake使用指南

参考

概述

CMake是开源、跨平台的构建工具，可以让我们通过编写简单的配置文件去生成本地的Makefile，这个配置文件是独立于运行平台和编译器的，这样就不用亲自去编写Makefile了，而且配置文件可以直接拿到其它平台上使用，无需修改，非常方便。

cmake 即编程

cmake主要特点：

开放源代码，使用类 BSD 许可发布
跨平台，并可生成 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
高效虑，按照 KDE 官方说法，CMake 构建 KDE4 的 kdelibs 要比使用 autotools 来构建 KDE3.5.6 的 kdelibs 快 40%，主要是因为 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，扩充 cmake 功能
支持out-of-source build：一个最大的好处是，对于原有的工程没有任何影响，所有动作全部发生在编译目录。

cmake基本结构

依赖CMakeLists.txt(文件名区分大小写)文件，项目主目录只有一个，主目录中可指定包含的子目录
在项目CMakeLists.txt中使用project指定项目名称，add_subdirectory或subdirs添加子目录
子目录CMakeLists.txt将从父目录CMakeLists.txt继承设置()

常用指令

cmake_minimum_required 设置 cmake 的最低版本号要求
project 设置工程名字
set 设置变量
- SET(CMAKE_CXX_COMPILER "g++") # 设定编译器
include 从文件或模块加载并运行CMake代码(CMakeLists.txt 文件，cmake 模块)
- include(${PROJECT_SOURCE_DIR}/cmake/options.cmake)
option 选项
- option(BUILD_EXAMPLES "Enable build all examples" ON)
add_subdirectory 增加编译子目录，也可以使用 SUBDIRS 不推荐
list 列表相关的操作
message 用于打印、输出信息
add_definitions 向 C/C++编译器添加-D 定义
- add_definitions(-DTESTCMAKE), 代码里可以判断对应标志位
add_dependencies
- ADD_DEPENDENCIES(target-name depend-target1 depend-target2 …)
- 定义 target 依赖的其他 target，确保在编译本 target 之前，其他的 target 已经被构建

获取源文件

aux_source_directory 发现一个目录下所有的源代码文件并将列表存储在一个变量中，这个指令临时被用来自动构建源文件列表
file
- FILE (GLOB DATA_MYSQL_TEST_FILES ${DATA_MYSQL_TEST_SRC_DIR}/*.cpp)

工程相关

include_directories 向工程添加多个特定的头文件搜索路径，相当于指定g++编译器的-I参数
add_library 生成库文件
add_executable 生成可执行文件
link_directories 向工程添加多个特定的库文件搜索路径 —>相当于指定g++编译器的-L参数
target_link_libraries 为 target 添加需要链接的共享库 —>相同于指定g++编译器-l参数
install

Cmake变量

CMake共用七种变量，如下所示：

提供信息的变量。
控制变量。
描述系统的变量。
控制构建过程的变量。
语言变量。
CTest变量。
CPack变量。

CMake内置变量与系统变量对应关系

变量名称	CMake变量	系统变量
C编译器	CMAKE_C_COMPILER	CC
C++编译器	CMAKE_CXX_COMPILER	CXX
生成器	-G "*******"	CMAKE_GENERATOR(CMAKE 3.15+才支持)
C编译选项	CMAKE_C_FLAGS	CFLAGS
C++编译选项	CMAKE_CXX_FLAGS CXXFLAGS

CMake变量引用的方式

使⽤ ${} 进⾏变量的引⽤。在 IF 等语句中，是直接使⽤变量名⽽不通过 ${} 取值。

cmake 定义变量的⽅式

主要有隐式定义和显式定义两种，举⼀个隐式定义的例⼦，就是 PROJECT 指令，他会隐式的定义_BINARY_DIR 和_SOURCE_DIR 两个变量。

⽽显式定义的例⼦，可以使⽤ SET 指令，就可以构建⼀个⾃定义变量了。

常用变量

预定义变量

变量名称	解释
PROJECT_SOURCE_DIR	工程的根目录
PROJECT_BINARY_DIR	运行 cmake 命令的目录，通常是 ${PROJECT_SOURCE_DIR}/build
PROJECT_NAME	返回通过 project 命令定义的项目名称
CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR	当前处理的 CMakeLists.txt 所在的路径
CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR	target 编译目录
CMAKE_CURRENT_LIST_DIR	CMakeLists.txt 的完整路径
CMAKE_CURRENT_LIST_LINE	当前所在的行
CMAKE_MODULE_PATH	定义自己的 cmake 模块所在的路径，SET(CMAKE_MODULE_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/cmake)，然后可以用INCLUDE命令来调用自己的模块
EXECUTABLE_OUTPUT_PATH	重新定义目标二进制可执行文件的存放位置
LIBRARY_OUTPUT_PATH	重新定义目标链接库文件的存放位置

环境变量

使用环境变量：$ENV{Name}；
写入环境变量：set(ENV{Name} value)，这里没有“$”符号；

系统信息

变量名称	解释
CMAKE_MAJOR_VERSION	cmake 主版本号，比如 3.4.1 中的 3
CMAKE_MINOR_VERSION	cmake 次版本号，比如 3.4.1 中的 4
CMAKE_PATCH_VERSION	cmake 补丁等级，比如 3.4.1 中的 1
CMAKE_SYSTEM	系统名称，比如 Linux-2.6.22
CMAKE_SYSTEM_NAME	不包含版本的系统名，比如 Linux
CMAKE_SYSTEM_VERSION	系统版本，比如 2.6.22
CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR	处理器名称，比如 i686
UNIX	在所有的类 UNIX 平台下该值为 TRUE，包括 OS X 和 cygwin
WIN32	在所有的 win32 平台下该值为 TRUE，包括 cygwin
APPLE	在所有苹果平台下该值为TRUE

主要开关选项

BUILD_SHARED_LIBS：这个开关用来控制默认的库编译方式，如果不进行设置，使用 add_library 又没有指定库类型的情况下，默认编译生成的库都是静态库。如果 set(BUILD_SHARED_LIBS ON) 后，默认生成的为动态库
CMAKE_C_FLAGS：设置 C 编译选项，也可以通过指令 add_definitions() 添加
CMAKE_CXX_FLAGS：设置 C++ 编译选项，也可以通过指令 add_definitions() 添加，add_definitions(-DENABLE_DEBUG -DABC) # 参数之间用空格分隔

其他常用变量

变量名称	解释
CMAKE_C_COMPILER	指定C编译器
CMAKE_CXX_COMPILER	指定C++编译器
EXECUTABLE_OUTPUT_PATH	可执行文件输出的存放路径
LIBRARY_OUTPUT_PATH	库文件输出的存放路径
CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR	当前处理的CMakeLists.txt位于目录
CMAKE_CURRENT_LIST_DIR	这是当前正在处理的listfile中的目录

编译选项：CMAKE_CXX_FLAGS【CMAKE_C_FLAGS gcc编译选项】【CMAKE_CXX_FLAGS g++编译选项】

# 在CMAKE_CXX_FLAGS编译选项后追加-std=c++11
set( CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=c++11")

编译类型：CMAKE_BUILD_TYPE (Debug, Release)

# 设定编译类型为debug，调试时需要选择debug
set(CMAKE_BUILD_TYPE Debug) 
# 设定编译类型为release，发布时需要选择release
set(CMAKE_BUILD_TYPE Release)

cmake file详解

Reading
  file(READ <filename> <out-var> [...])
  file(STRINGS <filename> <out-var> [...])
  file(<HASH> <filename> <out-var>)
  file(TIMESTAMP <filename> <out-var> [...])
 
Writing
  file({WRITE | APPEND} <filename> <content>...)
  file({TOUCH | TOUCH_NOCREATE} [<file>...])
  file(GENERATE OUTPUT <output-file> [...])
 
Filesystem
  file({GLOB | GLOB_RECURSE} <out-var> [...] [<globbing-expr>...])
  file(RENAME <oldname> <newname>)
  file({REMOVE | REMOVE_RECURSE } [<files>...])
  file(MAKE_DIRECTORY [<dir>...])
  file({COPY | INSTALL} <file>... DESTINATION <dir> [...])
  file(SIZE <filename> <out-var>)
  file(READ_SYMLINK <linkname> <out-var>)
  file(CREATE_LINK <original> <linkname> [...])
 
Path Conversion
  file(RELATIVE_PATH <out-var> <directory> <file>)
  file({TO_CMAKE_PATH | TO_NATIVE_PATH} <path> <out-var>)
 
Transfer
  file(DOWNLOAD <url> <file> [...])
  file(UPLOAD <file> <url> [...])
 
Locking
  file(LOCK <path> [...])

使用实例：

# 设置测试文件名称为 test1.txt
SET(TEST_FILE test1.txt)
# 打印当前路径
message(STATUS "current dir: ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}")  

# 写内容到 测试文件
file(WRITE ${TEST_FILE} "Some messages to Write\n" )  

# 将信息内容追加到 测试文件 末尾
file(APPEND ${TEST_FILE} "Another message to write\n")  

# 读取指定内容
# file(READ filename variable [LIMIT numBytes] [OFFSEToffset] [HEX])
# READ 会读取文件的内容并将其存入到变量中。它会在给定的偏移量处开始读取最多numBytes个字节。
# 如果指定了HEX参数，二进制数据将会被转换成十进制表示形式并存储到变量中。
file(READ ${TEST_FILE} CONTENTS LIMIT 4 OFFSET 12)  
message(STATUS "contents of ${TEST_FILE} is: [${CONTENTS}]")  

# 求取文件的MD5码，与该命令 md5sum test1.txt 一致
file(MD5 ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/${TEST_FILE} HASH_CONTENTS)  
message(STATUS "hash contents of ${TEST_FILE} is: [${HASH_CONTENTS}]")  

# STRINGS 从文件中解析出ASCII字符串列表并存储在变量中。
file(STRINGS ${TEST_FILE} PARSED_STRINGS)  
message(STATUS "strings of ${TEST_FILE} is: [${PARSED_STRINGS}]")  

# 当前路径下的所有文件
file(GLOB files RELATIVE ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR} "*.*")  
message(STATUS  "files: ${files}")  

# 文件操作
file(MAKE_DIRECTORY dir1 dir2)  
file(RENAME dir2 dir3)  
file(REMOVE dir3)  
file(REMOVE_RECURSE dir3)  

file(RELATIVE_PATH relative_path ${PROJECT_SOURCE_DIR} ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/${TEST_FILE})  
message(STATUS "relative path : ${relative_path}")  

# TO_CMAKE_PATH会将路径转换成cmake风格的路径表达形式。
file(TO_CMAKE_PATH "$ENV{PATH}" cmake_path)  
message(STATUS "cmake path: ${cmake_path}")  

# 将cmake风格的路径转换为操作系统特定风格的路径表式形式。
file(TO_NATIVE_PATH "/usr/local/sbin;/usr/local/bin" native_path)  
message(STATUS "native path: ${native_path}")  

# DOWNLOAD下载指定URL的资源到指定的文件上
file(DOWNLOAD "http://www.baidu.com" ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/index.html SHOW_PROGRESS) 

# 拷贝和安装操作
#file(COPY ${TEST_FILE} DESTINATION ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/dir1)  
file(INSTALL ${TEST_FILE} DESTINATION ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/dir1)