CMake 简介和 CMake 模板

如果你用 Linux 操作系统,使用 cmake 会简单很多,可以参考一个很好的教程:CMake 入门实战 | HaHack。如果你用 Linux 操作系统,而且只是运行一些小程序,可以看看我的另一篇博客:你就编译一个 cpp,用 CMake 还不如用 pkg-config 呢

但如果你用 Windows,很大的可能你会使用图形界面的 CMake(cmake-gui.exe)和 Visual Studio。本文先简单介绍使用 CMake + Visual Studio 的使用流程,然后以几个例子介绍 CMake 相关知识。

CMake 使用流程

如果你还没安装 cmake,下载 https://cmake.org/files/v3.6/cmake-3.6.0-win64-x64.msi(15 MB)安装它。如果你还没装 VS,推荐使用 VS2015 社区版本,到 这里 下载,选择那个 3.7 GB 的。因为一次下载好,安装起来很省心。如果你已经有了 VS2010 或者 VS2013,也可以不安装 VS2015。

下载第一份源码 cpp.zip(1.16 KB)。解压进入文件夹,打开 cmake-gui,把源码和 cmake-gui 界面对半放。如下图:

然后,

  1. 把源码根目录的 CMakeLists.txt 拖动到 cmake-gui 界面上
  2. 修改输出目录(我通常都是添加 /build
  3. 点击 configure(配置),选择【Visual Studio 14 VS2015 Win64】,点击确定1
  4. 点击 generate(生成)

最后,到输出目录,用 VS2015 打开 CPP.sln 工程。在 Solution Explorer 中右键单击 CPP,然后【Set as StartUp Project】,然后 Ctrl+F5 运行。

相信你已经看到了程序运行结果,大概如下:

0^2 --->    0
0^2 --->    0
2^2 --->    4
3^2 --->    9
4^2 --->    16

使用 CMake 的好处是,它可以生成 VS 工程,也可以生成 Linux 系统下常用的 Makefile 工程,甚至还可以用 Qt creator 打开 CMakeLists.txt 文件,然后生成 qt 工程。 2 这份代码,在 Linux 上也可以迅速跑起来,这是我虚拟机中运行的截图:

CMake 基础

简单的四行 CMakeLists.txt

本小节源码:cmake-templates/cpp at master · district10/cmake-templates

我们从根目录的 CMakeLists.txt 看起,它简洁到只有 4 行!如下:

project( CPP )
cmake_minimum_required( VERSION 2.6 )
file( GLOB SRCS *.c *.cpp *.cc *.h *.hpp )
add_executable( ${PROJECT_NAME} ${SRCS} )

我们一行一行看,

这就是一个基本的用 CMake 组织的 C++ 程序。只要四行配置,利用 CMake,我们就生成了 Windows 下的 VS 工程,还生成了 Linux 下的 Makefile 工程。只要四行!

当然还可以生成多个二进制,如果你有多份源码,比如

add_executable( foo foo.cpp )
add_executable( bar bar.cpp )

如果上面没问题,还是这两个代码,我们在 CMakeLists.txt 里去掉上面两行,改成 add_executable( foobar foo.cpp bar.cpp ),会不会有什么问题?

生成静态、动态库

本小节源码:cmake-templates/modules at master · district10/cmake-templates

还可以用 CMake 生成链接库,可以是静态库(.lib),也可以是动态库(.dll),语法如下:

add_library(    动态链接库名称      SHARED      源码列表    )
add_library(    静态链接库名称      STATIC      源码列表    )

如果不指定 SHARED 或是 STATIC,默认生成的是 STATIC,这个例子里,src 文件夹下生成了 3 个链接库, LibCubic 是“指定”生成的静态库, LibExtras 是“指定”生成的动态库, LibSquare 是“默认”生成的静态库。

生成库文件就是为了让人用,所以我们要把它链接给某个二进制,语法如下:

add_executable(             二进制名    源码列表        )
target_link_libraries(      二进制名    动静态库名      )

生成库的源码有什么最基本的要求吗?如果 add_executable( baz baz.cpp b.cpp a.cpp z.cpp ) 可以正确地生成二进制文件 baz(windows 上就是 baz.exe),那这行 CMake 配置可以修改为 add_library( baz baz.cpp b.cpp a.cpp z.cpp ) 吗?为什么。

链接系统配置了的库

本小节源码:cmake-templates/opencv3 at master · district10/cmake-templates

CMake 的一个方便之处,便是添加第三方库。在我的 CMake 安装目录(C:\Program Files\CMake\share\cmake-3.6\Modules)下,有多达 145 个 FindX.cmake 文件,比如 FindQt4.cmake。当你在自己源码中使用 find_package( Qt4 ) 时,CMake 就会尝试去引入 FindQt4.cmake,这个文件引入后,特定的变量里就存储了头文件地址(include_directories)、链接库地址(link_directories)、链接库的名称以及一些开关配置(options)。

本节用 OpenCV 来说明如何链接使用第三方库,这里用的是 opencv3。 OpenCV3 官网提供的只有 VS2013 (vc12) 和 VS2015 (vc14) 的 prebuild,如果你使用 VS2012,你只能使用 OpenCV2(或者你要自己编译 OpenCV3?)。 OpenCV 的配置可以参考我写得教程: HOWTO: OpenCV 2 & OpenCV 3 · Issue #4 · district10/cmake-templates

本节源码的 CMakeLists.txt 里,我没有使用 find_package( OpenCV REQUIRED ),而是使用了 include( $ENV{OpenCV3_DIR}/OpenCVConfig.cmake ),因为我觉得这是一种更好的解决方案,如此一来,你只要设置环境变量(%OpenCV3_DIR%),添加相应目录到 %PATH%,便可以同时使用 OpenCV2 和 OpenCV3 (当然是在不同的项目中)。上面的源码链接中对此也有简要说明。

看看我们的 CMakeLists.txt:

project( OPENCV3 )
cmake_minimum_required( VERSION 2.8 )

# find_package( OpenCV REQUIRED )                       # 不使用 find_package
include( $ENV{OpenCV3_DIR}/OpenCVConfig.cmake )         # 直接引入 cmake 文件

message( STATUS "OpenCV library status:" )              # 输出一下得到的变量
message( STATUS "    version: ${OpenCV_VERSION}" )
message( STATUS "    libraries: ${OpenCV_LIBS}" )
message( STATUS "    include path: ${OpenCV_INCLUDE_DIRS}" )

include_directories( ${OpenCV_INCLUDE_DIRS} )           # 引入 OpenCV 头文件目录

add_executable( ${PROJECT_NAME} example.cpp )
target_link_libraries( ${PROJECT_NAME} ${OpenCV_LIBS} ) # exe 链接 OpenCV

在我的系统下,输出如下(我调整了换行):

OpenCV ARCH: x64
OpenCV RUNTIME: vc14
OpenCV STATIC: ON
Found OpenCV 3.1.0 in C:/OpenCV/opencv3/build/x64/vc14/lib
You might need to add C:\OpenCV\opencv3\build\x64\vc14\bin to your PATH to be able to run your applications.
OpenCV library status:
    version: 3.1.0
    libraries:  opencv_world;opencv_videostab;opencv_videoio;opencv_video;
                opencv_superres;opencv_stitching;opencv_shape;opencv_photo;
                opencv_objdetect;opencv_ml;opencv_imgproc;opencv_imgcodecs;
                opencv_highgui;opencv_flann;opencv_features2d;opencv_core;opencv_calib3d
    include path: C:/OpenCV/opencv3/build/include;C:/OpenCV/opencv3/build/include/opencv
Configuring done

很容易地,程序也运行起来了。

更多的了解

只要掌握上面那基本的几点(通俗地说,就是生成 exe、lib、dll,链接 lib、dll,引入第三方库),然后积攒一些别人的 CMakeLists.txt 片段,CMake 便不难了。

如果你还觉得 CMake 很麻烦,那一定是我博客写得不好。如果你觉得 CMake 不好用,那不是我的错,那是 CMake 的官方教程太垃圾导致的,我反正从来没见过如此晦涩,一个例子都不给的教程。当时写 https://github.com/district10/cmake-templates/blob/master/qt4-project/CMakeLists.txt 的时候,我可是深受其苦。

写起来虽难,但用起来方便,所以……我大赞 CMake。

想对 CMake 有更多的了解,可以参考我的 district10/cmake-templates: Some CMake Templates. Qt, Boost, OpenCV, C++11, etc.,里面有简单的 C 工程,C++ 工程,C++11 工程,Boost 库的配置,OpenCV2、OpenCV3 的配置,Qt4、Qt5 的配置,等等。代码在大多在 Windows + VS2010/VS2015 和 Linux + GCC4.8 测试通过。

我还写了一些库的配置,不同平台不同 IDE、编译器上有关 CMake 使用的教程: Issues · district10/cmake-templates


  1. “Win64”是指的是编译 VS2015 x64 工程,没有“Win64”则为 x86 工程)。

  2. 参考我的教程:HOWTO: Use Qt creator to Open CMakeLists.txt directly (will generate proper project files) · Issue #5 · district10/cmake-templates,里面包含一个 Linux 上的例子,一个 Windows 上的例子。


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