imx6ull/linux應用編程學習（13） CMAKE

什么是cmake？

????????cmake 工具通過解析 CMakeLists.txt 自動幫我們生成 Makefile，可以實現跨平臺的編譯。cmake 就是用來產生 Makefile 的工具，解析 CMakeLists.txt 自動生成 Makefile：

cmake 的使用方法
?

cmake 就是一個工具命令，在 Ubuntu 系統下通過 apt-get 命令可以在線安裝，如下所示
?

sudo apt-get install cmake

利用cmake --version命令檢查：

使用實例1.單個源文件：

一個經典的 C 程序“Hello World”，如何用 cmake 來進行構建呢？

首先利用touch命令創建倆文件（mkdir是創建文件目錄），后利用vi工具將代碼寫入。

touch main.c
touch CMakeLists.txt
//main.c
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("Hello World!\n");
return 0;
}

????????現在我們需要新建一個CMakeLists.txt文件， CMakeLists.txt文件會被cmake工具解析，就好比是Makefile文件會被 make 工具解析一樣； CMakeLists.txt 創建完成之后，在文件中寫入如下內容：

project(HELLO)
add_executable(hello ./main.c)

寫入完成之后，保存退出，當前工程目錄結構如下所示：
?

├── CMakeLists.txt
└── main.c

在我們的工程目錄下有兩個文件，源文件 main.c 和 CMakeLists.txt，接著我們在工程目錄下直接執行cmake 命令，如下所示：
?

cmake ./

可見

成功生成了文件。有了 Makefile 之后，接著我們使用 make 工具編譯我們的工程

make

利用file hello 可見：

其中有arm，需要在arm開發板上運行，利用scp指令將文件傳至開發板

開發板執行./hello，可見：

是不是有疑問，為什么是在開發板上運行而不是Ubuntu上？

這是因為電腦安裝了交叉編譯鏈，所以生成了arm環境下的編譯文件。需要在ubuntu上運行也很簡單；

我們先來看看CMakeLists.txt文件里的語句的意思：

project(HELLO)

????????這條指令定義了一個名為 HELLO 的項目。它會告訴 CMake 這是一個新項目，并且所有接下來的指令都將在這個項目的上下文中執行。多個參數使用空格分隔而不是逗號“,” 。

add_executable(hello ./main.c)

????????這條指令用于定義一個可執行目標文件。它告訴 CMake 要創建一個名為 hello 的可執行文件，并且這個可執行文件是由 main.c 源文件編譯而來的。第一個參數表示生成的可執行文件對應的文件名，第二個參數表示對應的源文件； 所以 add_executable(hello ./main.c)表示需要生成一個名為 hello 的可執行文件，所需源文件為當前目錄下的 main.c

因為我們之前設置的環境默認為交叉編譯鏈的 ，所以只要在里面聲明就行

將之前編譯生成的文件刪除。

后修改?CMakeLists.txt文件，改為

set(CMAKE_C_COMPILER "gcc")
set(CMAKE_CXX_COMPILER "g++")project(HELLO)
add_executable(hello ./main.c)

第一句指定c語言的利用gcc，c++的利用g++編譯器。

后make，執行file hello可見：

環境為x86-64.成功

在ubuntu執行

./hello

但是各位是否有沒有發現，當我們改編譯器重新編譯的時候，需要把生成文件刪除特別麻煩，所以我們可以用一個更加簡便的方法：

使用 out-of-source 方式構建
?

????????我們需要將構建過程生成的文件與源文件分離開來， 不讓它們混雜在一起，也就是使用 out-of-source 方式構建。

????????將 cmake 編譯生成的文件清理下，然后在工程目錄下創建一個 build 目錄

然后我們進入build文件夾進行編譯：

利用

cmake ../

可以編譯上級文件夾

日后如果要清除，直接返回上級目錄 執行：

rm -rf build/*

這樣子編譯文件就刪光啦！

使用示例二：多個源文件
?

????????我們再加入一個 hello.h 頭文件和 hello.c 源文件。在 hello.c 文件中定義了一個函數 hello，然后在 main.c 源文件中將會調用該函數

touch hello. c hello.h生成倆文件

hello.h 文件內容

#ifndef __TEST_HELLO_
#define __TEST_HELLO_
void hello(const char *name);
#endif //__TEST_HELLO_

hello.c 文件內容（注意，%s指的是將name換成字符串，！在后面）
?

#include <stdio.h>
#include "hello.h"
void hello(const char *name)
{
printf("Hello %s!\n", name);
}

main.c 文件內容

#include "hello.h"
int main(void)
{
hello("World");
return 0;
}

然后準備好 CMakeLists.txt 文件
（如果你默認環境是gcc，想要在開發板運行，你只要把gcc換成你的編譯工具鏈就行，比如set(CMAKE_C_COMPILER "?arm-linux-gnueabihf-gcc")）

set(CMAKE_C_COMPILER "gcc")
set(CMAKE_CXX_COMPILER "g++")
project(HELLO)
set(SRC_LIST main.c hello.c)
add_executable(hello ${SRC_LIST})

set(SRC_LIST main.c hello.c) 是 CMakeLists.txt 文件中的一條命令，用于定義一個變量并給它賦值。在這個例子中，SRC_LIST 變量被設置為包含兩個源文件 main.c 和 hello.c。

SRC_LIST

  • SRC_LIST 是變量名。你可以使用任何合適的名稱來代表你的變量。
  • 這個變量通常用來存儲源文件列表，以便在后續命令中引用。

add_executable(hello ${SRC_LIST})：這行代碼定義了一個名為 hello 的可執行文件，并使用 SRC_LIST 變量中的源文件來構建該可執行文件。add_executable 函數將 main.c 和 hello.c 編譯并鏈接為一個名為 hello 的可執行文件。

cmake ../

make,file hello查看文件

編譯成功。

使用示例三：生成庫文件

????????在本例中，除了生成可執行文件 hello 之外，我們還需要將 hello.c 編譯為靜態庫文件或者動態庫文件，在示例二的基礎上對 CMakeLists.txt 文件進行修改，如下所示：

set(CMAKE_C_COMPILER "gcc")
set(CMAKE_CXX_COMPILER "g++")project(HELLO)
add_library(libhello hello.c)
add_executable(hello main.c)
target_link_libraries(hello libhello)

????????進入到 build 目錄下，執行 cmake、再執行 make 編譯工程，編譯完成之后，在 build 目錄下就會生成可執行文件 hello 和庫文件，如下所示：

本例中我們使用到了 add_library 命令和 target_link_libraries 命令。

????????add_library 命令用于生成庫文件，在本例中我們傳入了兩個參數，第一個參數表示庫文件的名字，需要注意的是，這個名字是不包含前綴和后綴的名字； 在 Linux 系統中，庫文件的前綴是 lib，動態庫文件的后綴是.so，而靜態庫文件的后綴是.a； 所以，意味著最終生成的庫文件對應的名字會自動添加上前綴和后綴。

????????第二個參數表示庫文件對應的源文件。

????????本例中， add_library 命令生成了一個靜態庫文件 liblibhello.a，如果要生成動態庫文件，可以這樣做：

add_library(libhello SHARED hello.c) #生成動態庫文件
add_library(libhello STATIC hello.c) #生成靜態庫文件

????????target_link_libraries 命令為目標指定依賴庫，在本例中， hello.c 被編譯為庫文件， 并將其鏈接進 hello 程序

總結

  • add_library(libhello hello.c)：定義一個名為 libhello 的庫，使用 hello.c 源文件。

  • add_executable(hello main.c)：定義一個名為 hello 的可執行文件，使用 main.c 源文件。
  • target_link_libraries(hello libhello)：將 libhello 庫鏈接到 hello 可執行文件，使得可執行文件可以調用庫中的函數。

作用是什么呢？

代碼復用

  • 靜態庫（Static Library）：將常用的函數和邏輯封裝在一個靜態庫中，可以在多個項目中復用這些函數，而不需要每次都復制代碼。
  • 動態庫（Dynamic Library）：動態庫在不同的程序之間共享庫中的代碼，節省內存空間，并且可以在程序運行時加載和更新。

如果在CMakeLists.txt文件中添加下面這條命令：

set_target_properties(libhello PROPERTIES OUTPUT_

可以將生成的庫為 liblibhello.a改成libhello.a。

使用示例四：將源文件組織到不同的目錄
?

????????上面的示例中，我們已經加入了多個源文件，但是這些源文件都是放在同一個目錄下，這樣還是不太正規，我們應該將這些源文件按照類型、功能、模塊給它們放置到不同的目錄下，于是筆者將工程源碼進行了整理，當前目錄結構如下所示：

├── build #build 目錄
├── CMakeLists.txt
├── libhello
│ ├── CMakeLists.txt
│ ├── hello.c
│ └── hello.h
└── src
├── CMakeLists.txt
└── main.c

????????在工程目錄下，我們創建了 src 和 libhello 目錄，并將 hello.c 和 hello.h 文件移動到 libhello 目錄下，將main.c 文件移動到 src 目錄下，并且在頂層目錄、 libhello 目錄以及 src 目錄下都有一個 CMakeLists.txt 文件。CMakeLists.txt 文件的數量從 1 個一下變成了 3 個，我們來看看每一個 CMakeLists.txt 文件的內容。


頂層 CMakeLists.txt
?
cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(HELLO)
add_subdirectory(libhello)
add_subdirectory(src)

src 目錄下的 CMakeLists.txt
?

include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/libhello)
add_executable(hello main.c)
target_link_libraries(hello libhello)

libhello 目錄下的 CMakeLists.txt
?

add_library(libhello hello.c)
set_target_properties(libhello PROPERTIES OUTPUT_NAME "hello")

????????頂層 CMakeLists.txt 中使用了 add_subdirectory 命令， 該命令告訴 cmake 去子目錄中尋找新的CMakeLists.txt 文件并解析它；而在 src 的 CMakeList.txt 文件中，新增加了 include_directories 命令用來指明頭文件所在的路徑，并且使用到了 PROJECT_SOURCE_DIR 變量，該變量指向了一個路徑，從命名上可知，該變量表示工程源碼的目錄。

????????和前面一樣，進入到 build 目錄下進行構建、編譯，最終會得到可執行文件 hello（build/src/hello）和庫文件 libhello.a（build/libhello/libhello.a）：

├── build
│ ├── libhello
│ │ └── libhello.a
│ └── src
│ └── hello
├── CMakeLists.txt
├── libhello
│ ├── CMakeLists.txt
│ ├── hello.c
│ └── hello.h
└── src
├── CMakeLists.txt
└── main.c

使用實例5：將生成的可執行文件和庫文件放置到單獨的目錄下
?

????????在默認情況下， make 編譯生成的可執行文件和庫文件會與 cmake 命令產生的中間文件（CMakeCache.txt、 CmakeFiles、 cmake_install.cmake 以及 Makefile 等）混在一起，也就是它們在同一個目錄下； 如果我想讓可執行文件單獨放置在 bin 目錄下，而庫文件單獨放置在 lib 目錄下，就像下面這樣：

├── build
├── lib
│ └── libhello.a
└── bin
└── hello

????????將庫文件存放在 build 目錄下的 lib 目錄中，而將可執行文件存放在 build 目錄下的 bin 目錄中，這個時候又該怎么做呢？這個時候我們可以通過兩個變量來實現，將 src 目錄下的 CMakeList.txt 文件進行修改，如下所示：

include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/libhello)
set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_BINARY_DIR}/bin)
add_executable(hello main.c)
target_link_libraries(hello libhello)

然后再對 libhello 目錄下的 CMakeList.txt 文件進行修改，如下所示：
?

set(LIBRARY_OUTPUT_PATH ${PROJECT_BINARY_DIR}/lib)
add_library(libhello hello.c)
set_target_properties(libhello PROPERTIES OUTPUT_NAME "hello")

????????修改完成之后，再次按照步驟對工程進行構建、編譯，此時便會按照我們的要求將生成的可執行文件hello 放置在 build/bin 目錄下、庫文件 libhello.a 放置在 build/lib 目錄下。 最終的目錄結構就如下所示：

├── build
│ ├── bin
│ │ └── hello
│ └── lib
│ └── libhello.a
├── CMakeLists.txt
├── libhello
│ ├── CMakeLists.txt
│ ├── hello.c
│ └── hello.h
└── src
├── CMakeLists.txt
└── main.c

????????其實實現這個需求非常簡單，通過對 LIBRARY_OUTPUT_PATH 和 EXECUTABLE_OUTPUT_PATH變 量 進 行 設 置 即 可 完 成 ； EXECUTABLE_OUTPUT_PATH 變 量 控 制 可 執 行 文 件 的 輸 出 路 徑 ， 而LIBRARY_OUTPUT_PATH 變量控制庫文件的輸出路徑。

CMakeLists.txt 語法規則
?

篇幅較長，建議看手冊

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