Linux下cmake简易教程

0. CMake介绍：

CMake是一个跨平台的构建系统生成工具。它使用平台无关的CMake清单文件CMakeLists.txt，指定工程的构建过程；源码树的每个路径下都有这个文件。CMake产生一个适用于具体平台的构建系统，用户使用这个系统构建自己的工程。

一个工程或项目作管理时，咱们在Linux/unix或ELinux下采用Makefile,CodeBlocks,KDevelop,Eclipse,scons等管理，在Windows下则使用VS。他们可以明确哪些目录的那些文件需要被编译，以及编译成什么目标文件。

以Sam最熟悉的Makefile为例，它明确说明了需要编译什么(应用程序，动态库，静态库)，由什么编译器产生，需要的头文件和库文件目录，依赖的库文件等等。但当项目足够庞大，这个维护工作就非常复杂。

于是就有人想到采用一个Makefile的生成工具，这其实就是Autotool和socos的角色。只需要告知依赖关系，他们就可以生成Makefile。可以说，他们就是Makefile的生成器，极大地简化了手工维护Makefile的工作。

CMake则更进一步，它不光能够为Linux平台生成Makefile，还做到了跨平台，在Linux/Unix平台，它可以生成Makefile，还可以为Codeblocks，Eclipse等工具生成工程文件。在Windows平台，可以生成vs工程文件，在iOS下，也可以生成xcode工程。

记得在之前的嵌入式Linux游戏项目中，Sam手动编写Makefile管理工程，游戏部门同事完全无法接受，于是采用CodeBlocks作工程管理和编译。有同事想在Eclipse下工作，也无法实现。其实如果采用CMake，则完全没有这个问题。

1. 基础学习：

以V4L2_Utils模块作为例子学习.

V4L2_Utils模块在Linux下包含2个.cpp文件，他们将用来编译成动态库，然后被另一个测试程序main.cpp调用。

1.1:把所有.cpp文件编译成一个可执行程序。

这个例子，将不再建立动态或静态库，而是把main.cpp和另外两个cpp文件一起直接编译成一个可执行程序。

CMakeLists.txt 内容如下：

cmake_minimum_required (VERSION 2.6)

project (V4L2_Utils)

add_executable(V4L2_Utils main.cpp v4l2_util.cpp tran_data.cpp)

讲解如下：

a.cmake_minimum_required  设置一个工程所需要的最低CMake版本，如果CMake的当前版本低于指定的版本，它会停止处理工程文件，并报告错误

cmake_minimum_required(VERSION major[.minor[.patch[.tweak]]]　[FATAL_ERROR])

b. project (V4L2_Utils)：表明工程名称。

project (PROJECTNAME [CXX] [C] [Java])

可以指定工程支持的语言，如果忽略，表明支持所有语言。

c. add_executable(V4L2_Utilsmain.cpp  v4l2_util.cpp tran_data.cpp)

生成可执行文件：V4L2_Utils. 由main.cpp v4l2_util.cpp tran_data.cpp生成。

add_executable([WIN32][MACOSX_BUNDLE]
                [EXCLUDE_FROM_ALL]
                source1 source2 ... sourceN)

引入一个名为的可执行目标，该目标会由调用该命令时在源文件列表中指定的源文件来构建。对应于逻辑目标名字，并且在工程范围内必须是全局唯一的

构建Unix/Linux标准Makefile

在src目录下，创建build目录。进入build目录

#mkdir build

#cd build

#cmake .. -G"UnixMakefiles"

此时，声称标准Makefile。

#make clean;make

cmake语法如下：

cmake [options]

cmake [options]

cmake [选项]<源码路径>

cmake [选项] <现有构建路径>

因为source 目录在../   所以指定../为源码目录。 

-G：指定构建系统，当前只想创建Linux/Unix系统标准Makefile。所以指定为Unix Makefile.

具体支持何种构建系统：mancmake 

可以看到类似入下内容：

Generators

The following generators areavailable on this platform:

  Ninja                   = Generates build.ninja files(experimental).

  Unix Makefiles           = Generates standard UNIX makefiles.

  CodeBlocks - Ninja        = Generates CodeBlocks projectfiles.

  CodeBlocks - UnixMakefiles = Generates CodeBlocks project files.

  Eclipse CDT4 -Ninja       = Generates Eclipse CDT 4.0 project files.

  Eclipse CDT4 -Unix Makefiles

                         = Generates Eclipse CDT 4.0 project files.

  KDevelop3                =Generates KDevelop 3 project files.

  KDevelop3 - UnixMakefiles  = Generates KDevelop 3 projectfiles.

这个CMakeLists.txt内容中，构成可执行文件的文件个数很少，但如果源文件很多，则最好如Makefile中一样，指定一个源文件列表：

cmake_minimum_required (VERSION 2.6)

project (V4L2_Utils)

set (SRC_LIST main.cpp v4l2_util.cpp tran_data.cpp)

message (${SRC_LIST})

add_executable(V4L2_Utils ${SRC_LIST})

(注1)

1.2:编译一个静态库，并使用这个静态库和main.cpp，最终再生成一个可执行程序：

即先生成libv4l2_utils.a. 

main.cpp使用libv4l2_utils.a中的符号并最终生成V4L2_Utils.

CMakeLists.txt:

cmake_minimum_required (VERSION2.6)

project (V4L2_Utils)

set (LIB_SRC_LIST v4l2_util.cpp tran_data.cpp)

set (EXEC_SRC_LISTmain.cpp)

add_library(V4L2_Utils STATIC ${LIB_SRC_LIST})

add_executable(Test_V4L2${EXEC_SRC_LIST})

 

target_link_libraries(Test_V4L2V4L2_Utils)

说明：

 add_library( [STATIC | SHARED |MODULE]
             [EXCLUDE_FROM_ALL]
             source1 source2 ... sourceN)

创建一个名为 name 的库文件，STATIC,SHARED指定为静态或动态库。

库文件由源文件列表生成。

add_library(V4L2_Utils STATIC ${LIB_SRC_LIST})

生成一个静态库libV4l2_Utils.a 由v4l2_util.cpp tran_data.cpp生成

add_executable(Test_V4L2 ${EXEC_SRC_LIST})

可执行程序由哪些.o组成。

target_link_libraries(Test_V4L2 V4L2_Utils)

可执行程序Test_V4L2需要链接库V4L2_Utils

target_link_libraries( [item1 [item2 [...]]][[debug|optimized|general] ] ...)

将给定的库链接到目标target上。

1.3:编译一个动态库，并使用这个动态和main.cpp，最终再生成一个可执行程序：

cmake_minimum_required (VERSION2.6)

project (V4L2_Utils)

set (LIB_SRC_LIST v4l2_util.cpp)

set (EXEC_SRC_LISTmain.cpp)

add_library(V4L2_Utils SHARED ${LIB_SRC_LIST})

add_executable(Test_V4L2${EXEC_SRC_LIST})

target_link_libraries(Test_V4L2V4L2_Utils)

只变化了STATIC-->SHARED

1.4: 指定include 路径：

main.cpp中，需要include "v4l2_util.h"

但这个头文件并不在src目录内，而是在include目录

include,src为同级别目录。则main.cpp会找不到头文件。

所以，实际的CMakeLists.txt文件写法为：

cmake_minimum_required (VERSION2.6)

project (V4L2_Utils)

set (LIB_SRC_LIST v4l2_util.cpp)

set (EXEC_SRC_LISTmain.cpp)

set(INCLUDE_DIRECTORIES ../include)

include_directories(${INCLUDE_DIRECTORIES})

add_library(V4L2_Utils SHARED ${LIB_SRC_LIST})

add_executable(Test_V4L2${EXEC_SRC_LIST})

target_link_libraries(Test_V4L2V4L2_Utils)

将头文件目录添加进去。

1.5:添加第三方库和库路径：

如果libV4L2.so是以第三方库形式出现。不需要编译，它放在resource目录下。则需要制定搜索库路径

cmake_minimum_required (VERSION2.6)

project(V4L2_Utils)

set(EXEC_SRC_LIST main.cpp)

set(INCLUDE_DIRECTORIES ../include)

set(LINK_DIR ../../resource)

include_directories(${INCLUDE_DIRECTORIES})

link_directories(${LINK_DIR})

add_executable(Test_V4L2${EXEC_SRC_LIST})

target_link_libraries(Test_V4L2V4L2_Utils)

说明：

link_directories 指定连接器查找库的路径。

 

  link_directories(directory1 directory2...)

1.6：创建Release和Debug版本：

#set (CMAKE_BUILD_TYPE Release)

set (CMAKE_BUILD_TYPE Debug)

分别指定为Release或者Debug模式。区别在于：

Release：  -O3-DNDEBUG 

Debug：-g

也可以不加在txt内。在产生Makefile时才加入：

cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

1.7:增加编译和链接选项：

CMAKE_C_FLAGS

CMAKE_CXX_FLAGS

CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS

分别相当于：CFLAGS， CXXFLAGS， LDFLAGS。

set (CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS}-DEMBED")

这种写法的好处是，不会覆盖CMAKE_CXX_FLAGS本来的信息。只是把需要添加的内容添加进去。

1.8:多目录结构的cmake 使用：

V4L2_Utils实际的目录结构其实并不是所有源码都存放在src目录内。

它的目录结构是：

src: 存放生成库的源码。v4l2_util.cpp,tran_data.cpp

test:存放使用库的测试程序: main.cpp

include: 存放头文件： v4l2_util.h

resource: 存放第三方库

build:存放编译过程的文件

build/lib: 存放生成的libv4l2_utils.so

build/bin:存放main.cpp所产生的测试程序可执行文件。

此时，可以采用顶层目录和每个有源码的目录中均创建CMakeLists.txt的方式来处理(和Makefile处理方式类似)

顶层目录的CMakeLists.txt 内容如下：

cmake_minimum_required (VERSION2.6)

project (V4L2_Utils)

add_subdirectory(src lib)

add_subdirectory(test bin)

说明：

add_subdirectory(source_dir [binary_dir]
                  [EXCLUDE_FROM_ALL])

构建添加一个子路径。source_dir选项指定了CMakeLists.txt源文件和代码文件的位置。如果source_dir是一个相对路径，那么source_dir选项会被解释为相对于当前的目录，但是它也可以是一个绝对路径。binary_dir选项指定了输出文件的路径。如果binary_dir是相对路径，它将会被解释为相对于当前输出路径。

请注意两个相对路径的不同。因为Sam是在Build目录内执行cmake../

所以src指的是当前 CMakeLists.txt所在路径下的src.而bin, lib 指的是当前输出路径下的bin,lib. 也就是build/binbuild/lib 

srcCMakeLists.txt :

set (LIB_SRC_LIST v4l2_util.cpp)

set (CMAKE_BUILD_TYPERelease)

include_directories(../include)

add_library(V4L2_Utils SHARED ${LIB_SRC_LIST})

testCMakeLists.txt ：

set (EXEC_SRC_LISTmain.cpp)

set (INCLUDE_DIRECTORIES../include)

set (LINK_DIR../../resource)

set (LINK_DIR "${LINK_DIR}../../libs/")

set (CMAKE_BUILD_TYPERelease)

include_directories(${INCLUDE_DIRECTORIES})

link_directories(${LINK_DIR})

add_executable(Test_V4L2${EXEC_SRC_LIST})

target_link_libraries(Test_V4L2V4L2_Utils)

这个做法一直不满意，其实有更好的做法

总结：

有了以下这些选项，写过Makefile的人可以很容易的使用CMake了。

生成可执行程序：

add_executable(Test_V4L2${EXEC_SRC_LIST})

生成静态库

add_library(V4L2_Utils STATIC ${LIB_SRC_LIST})

生成动态库：

add_library(V4L2_Utils SHARED ${LIB_SRC_LIST})

指定头文件路径：　　－Ｉ

include_directories(${INCLUDE_DIRECTORIES})

指定库文件路径： -L 

link_directories(${LINK_DIR})

指定链接库：-l

target_link_libraries(Test_V4L2V4L2_Utils)

CFLAGS，CXXFLAGS，LDFLAGS：

CMAKE_C_FLAGS，CMAKE_CXX_FLAGS，CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS

注1：set和message

set用来指定变量

如：

set (SRC_LIST main.cpp)

则变量SRC_LIST内容为main.cpp

${SRC_LIST} 则为取变量内容(与Bash类似)

message:用来显示变量

message (${SRC_LIST})

注2：

如何显示编译细节：

方法１：

在CMakeLists.txt中，

set(CMAKE_VERBOSE_MAKEFILE ON)

方法2：

有时不希望修改CMakeLists.txt文件，则可以在创建Makefile时加入：

cmake -DCMAKE_VERBOSE_MAKEFILE=ON

方法3：

有时连Makefile都不希望修改：

make VERBOSE=1