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cmake 簡(jiǎn)介

時(shí)間：2016-12-30作者：華清遠(yuǎn)見

前言：

cmake是kitware公司以及一些開源開發(fā)者在開發(fā)幾個(gè)工具套件(VTK)的過程中所產(chǎn)生的衍生品。后來經(jīng)過發(fā)展，終形成體系，在2001年成為一個(gè)獨(dú)立的開放源代碼項(xiàng)目。其官方網(wǎng)站是www.cmake.org，可以通過訪問官方網(wǎng)站來獲得更多關(guān)于cmake的信息，而且目前官方的英文文檔比以前有了很大的改進(jìn)，可以作為實(shí)踐中的參考手冊(cè)。

cmake的流行離不開KDE4的選擇。KDE開發(fā)者在使用autotools近10年之后，終于決定為KDE4項(xiàng)目選擇一個(gè)新的工程構(gòu)建工具。之所以如此，用KDE開發(fā)者們自己話來說，就是：只有少數(shù)幾個(gè)“編譯專家”能夠掌握KDE現(xiàn)在的構(gòu)建體系。在經(jīng)歷了unsermake，scons以及cmake的選型和嘗試之后，KDE4終決定使用cmake作為自己的構(gòu)建系統(tǒng)。在遷移過程中，進(jìn)展一場(chǎng)的順利，并獲得了cmake開發(fā)者的支持。所以，目前的KDE4開發(fā)版本已經(jīng)完全使用cmake來進(jìn)行構(gòu)建。

隨著cmake 在KDE4項(xiàng)目中的成功，越來越多的項(xiàng)目正在使用cmake作為其構(gòu)建工具，這也使得cmake正在成為一個(gè)主流的構(gòu)建體系。

一、為何要使用項(xiàng)目構(gòu)建工具？

為何要使用cmake和autotools之類的項(xiàng)目構(gòu)建工具？我想，這恐怕是剛剛接觸軟件項(xiàng)目的人應(yīng)該問的問題之一了。

“Hello, world！“這個(gè)經(jīng)典的程序相信我們每個(gè)人都寫過。無論在什么平臺(tái)下，編譯和運(yùn)行這個(gè)程序都僅需要非常簡(jiǎn)單的操作。但事實(shí)上，hello,world多只能算是一個(gè)實(shí)例程序，根本算不上一個(gè)真正的軟件項(xiàng)目。

任何一個(gè)軟件項(xiàng)目，除了寫代碼之外，還有一個(gè)更為重要的任務(wù)，就是如何組織和管理這些代碼，使項(xiàng)目代碼層次結(jié)構(gòu)清晰易讀，這對(duì)以后的維護(hù)工作大有裨益。使想一下，如果把一個(gè)像KDE4那么大的項(xiàng)目像hello world那樣，把全部代碼都放到一個(gè)main.cpp文件中，那將會(huì)是多么恐怖的一件事情。別說KDE4，就是我們隨便一個(gè)幾千行代碼的小項(xiàng)目，也不會(huì)有人干這種蠢事。

決定代碼的組織方式及其編譯方式，也是程序設(shè)計(jì)的一部分。因此，我們需要cmake和autotools這樣的工具來幫助我們構(gòu)建并維護(hù)項(xiàng)目代碼。
看到這里，也許你會(huì)想到makefile，makefile不就是管理代碼自動(dòng)化編譯的工具嗎？為什么還要用別的構(gòu)建工具？

其實(shí)，cmake和autotools正是makefile的上層工具，它們的目的正是為了產(chǎn)生可移植的makefile，并簡(jiǎn)化自己動(dòng)手寫makefile時(shí)的巨大工作量。如果你自己動(dòng)手寫過makefile，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，makefile通常依賴于你當(dāng)前的編譯平臺(tái)，而且編寫makefile的工作量比較大，解決依賴關(guān)系時(shí)也容易出錯(cuò)。因此，對(duì)于大多數(shù)項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)考慮使用更自動(dòng)化一些的cmake或者autotools來生成makefile，而不是上來就動(dòng)手編寫。

總之，項(xiàng)目構(gòu)建工具能夠幫我們?cè)诓煌脚_(tái)上更好地組織和管理我們的代碼及其編譯過程，這是我們使用它的主要原因。

二、cmake的主要特點(diǎn)：

cmake和autotools是不同的項(xiàng)目管理工具，有各自的特點(diǎn)和用戶群。存在即為合理，因此我們不會(huì)對(duì)兩者進(jìn)行優(yōu)劣比較，這里只給出cmake的一些主要特點(diǎn)：
        1.開放源代碼,使用類 BSD 許可發(fā)布。
        2.跨平臺(tái),并可生成 native 編譯配置文件,在 Linux/Unix 平臺(tái),生成 makefile,在蘋果平臺(tái),可以生成 xcode,在 Windows 平臺(tái),可以生成 MSVC 的工程文件。
        3.能夠管理大型項(xiàng)目,KDE4 就是好的證明。
        4.簡(jiǎn)化編譯構(gòu)建過程和編譯過程。Cmake 的工具鏈非常簡(jiǎn)單:cmake+make。
        5.高效率，按照 KDE 官方說法,CMake 構(gòu)建 KDE4 的 kdelibs 要比使用 autotools 來構(gòu)建 KDE3.5.6 的 kdelibs 快 40%,主要是因?yàn)?Cmake 在工具鏈中沒有 libtool。
        6.可擴(kuò)展,可以為 cmake 編寫特定功能的模塊,擴(kuò)充 cmake 功能。

三、安裝cmake

安裝cmake 對(duì)任何用戶而言都不該再成為一個(gè)問題。幾乎所有主流的Linux發(fā)行版的源中都包含有cmake的安裝包，直接從源中添加即可。當(dāng)然，也可以在官方網(wǎng)站下載源代碼自行編譯安裝。

對(duì)于Windows和Mac用戶，cmake的官方網(wǎng)站上有相應(yīng)的安裝包，下載安裝即可，無須贅述。

注：為了能夠測(cè)試本文中的實(shí)例程序，如果讀者的Linux系統(tǒng)中所帶的cmake版本低于2.6，請(qǐng)從官網(wǎng)下載2.6版本或以上的源代碼進(jìn)行編譯并安裝。
在linux下安裝cmake

首先下載源碼包
//www.cmake.org/cmake/resources/software.html

這里下載的是cmake-2.6.4.tar.gz

隨便找個(gè)目錄解壓縮
        tar -xzvf cmake-2.6.4.tar.gz
        cd cmake-2.6.4
        依次執(zhí)行：
        ./bootstrap
         make
        make install
        cmake 會(huì)默認(rèn)安裝在 /usr/local/bin 下面

四、從“Hello, world!”開始

了解cmake的基本原理并在系統(tǒng)中安好cmake后，我們就可以用cmake來演示那個(gè)經(jīng)典的”Hello, world!”了。

第一步，我們給這個(gè)項(xiàng)目起個(gè)名字——就叫HELLO吧。因此，第一部為項(xiàng)目代碼建立目錄hello，與此項(xiàng)目有關(guān)的所有代碼和文檔都位于此目錄下。

第二步，在hello目錄下建立一個(gè)main.c文件，其代碼如下：
        #include
        int main(void)
        {
                printf(”Hello,World\n”);
                return 0;
        }

第三步，在hello目錄下建立一個(gè)新的文件CMakeLists.txt，它就是cmake所處理的“代碼“。其實(shí)，使用cmake管理項(xiàng)目本身也是在編程，所以稱之為“代碼（或腳本）”并不為過。在CMakeLists.txt文件中輸入下面的代碼(#后面的內(nèi)容為代碼行注釋)：
        #cmake低版本需求，不加入此行會(huì)受到警告信息
        CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 2.6)
        PROJECT(HELLO) #項(xiàng)目名稱
        #把當(dāng)前目錄(.)下所有源代碼文件和頭文件加入變量SRC_LIST
        AUX_SOURCE_DIRECTORY(. SRC_LIST)
        #生成應(yīng)用程序 hello (在windows下會(huì)自動(dòng)生成hello.exe)
        ADD_EXECUTABLE(hello ${SRC_LIST})

至此，整個(gè)hello項(xiàng)目就已經(jīng)構(gòu)建完畢，可以進(jìn)行編譯了。

第四步，編譯項(xiàng)目。

為了使用外部編譯方式編譯項(xiàng)目，需要先在目錄hello下新建一個(gè)目錄build(也可以是其他任何目錄名)�，F(xiàn)在，項(xiàng)目整體的目錄結(jié)構(gòu)為：
        hello/
        |– CMakeLists.txt
         |– build /
        `– main.c

在windows下，cmake提供了圖形界面，設(shè)定hello為source目錄，build為二進(jìn)制目錄，然后點(diǎn)擊configure即可開始構(gòu)建，之后進(jìn)入build目錄運(yùn)行make命令編譯。

在linux命令行下，首先進(jìn)入目錄build，然后運(yùn)行命令(注：后面的“..”不可缺少)：
cmake ..

該命令使cmake檢測(cè)編譯環(huán)境，并生成相應(yīng)的makefile。接著，運(yùn)行命令make進(jìn)行編譯。編譯后，生成的所有中間文件和可執(zhí)行文件會(huì)在build目錄下。下面是我在ubuntu上的運(yùn)行過程：
        $ ls
        hello
        $ cd hello/build/
        $ ls
        $ cmake ..
        – The C compiler identification is GNU
        – The CXX compiler identification is GNU
        – Check for working C compiler: /usr/bin/gcc
        – Check for working C compiler: /usr/bin/gcc — works
        – Detecting C compiler ABI info
         – Detecting C compiler ABI info - 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
        – Configuring done
        – Generating done
        – Build files have been written to: /home/kermit/Project/cmake/hello/build
        $ make
        Scanning dependencies of target hello
        [100%] Building C object CMakeFiles/hello.dir/main.c.o
        Linking C executable hello
        [100%] Built target hello
        $ ls
        CMakeCache.txt CMakeFiles cmake_install.cmake hello Makefile
        $ ./hello
        Hello,World

上面，我們提到了一個(gè)名詞，叫外部編譯方式。其實(shí)，cmake還可以直接在當(dāng)前目錄進(jìn)行編譯，無須建立build目錄。但是，這種做法會(huì)將所有生成的中間文件和源代碼混在一起，而且cmake生成的makefile無法跟蹤所有的中間文件，即無法使用”make distclean”命令將所有的中間文件刪除。因此，我們推薦建立build目錄進(jìn)行編譯，所有的中間文件都會(huì)生成在build目錄下，需要?jiǎng)h除時(shí)直接清空該目錄即可。這就是所謂的外部編譯方式。