cmake 学习

cmake 是什么?

cmake 是一个跨平台的项目构建工具,它使用与平台无关的CMakeLists.txt 文件来指定各个项目的编译过程。为什么要用cmake呢?一是因为make 对windows平台不友好,二是make管理大型项目特别麻烦。详细讨论可以参考知乎里面的讨论[1],总而言之,cmake 是写大型项目必不可少的工具,当然c++20 里面引入Modules后,会不会有其他的构建工具不得而知。

编译链接

用gcc 编译源文件为可执行程序

gcc -O2 -g -o p test.c

那么是gcc 是如何将源文件编译成可执行程序呢?书上[3]讲解大概有四个步骤

  1. gcc运行C预处理器(cpp)将源文件翻译成一个ascii码文件test.i
  2. gcc在运行c编译器(cc1)将test.i翻译成汇编文件test.s (编译原理主要内容)
  3. gcc 在运行汇编器(as)将test.s翻译成可重定位目标文件test.o
  4. gcc 最后运行链接器(ld) 将test.o 和一些必要的系统目标文件组合起来,生成可执行目标文件

如果需要观察以上过程,可以执行

gcc -O2 -g -o -v p test.c

如果需要观察这些临时文件,可以执行

gcc -save-temps test.c

目标文件的分类:

  1. 可重定位目标文件 :包含二进制代码和数据,其形式可以在编译链接时候与其他可重定位文件合并,创建可执行的目标文件。
  2. 可执行目标文件 :包含二进制代码和数据,其形式可以被直接拷贝到存储器并执行。
  3. 共享目标文件:一种特殊类型的可重定位目标文件,可以在加载或者运行时被动态的加载到存储器并链接。

如何查看目标文件呢?可以通过readelf这个工具查看,详细解释也可以查看[4]
readelf -a main.o

处理目标文件的工具:

ar: 创建静态库,插入、删除、列出和提取成员
strings: 列出一个目标文件所有可打印的字符串信息
strip: 从目标文件中删除符号表信息
nm: 列出目标文件的符号表中定义的符号
size:列出目标文件中结的名字和大小
readelf:显示目标文件的完整结构,包括ELF头中编码的所有信息。包含size和nm的功能
objdump: 可以反汇编.text结中的二进制指令
LDD: 列出可执行文件运行时的共享库

链接器的作用

符号解析和重定位

cmake 学习

构建一个可执行目标文件:

add_libary(archive archive.cpp zip.cpp lzma.cpp)
add_executable(zipapp zipapp.cpp)
target_link_libraries(zipapp archive)

archive 是一个静态库,它是由archive.cpp zip.cpp lzma.cpp 编译得到的,zipapp 是一个可执行的目标文件,它是由zipapp.cpp 编译链接得到的,但是同时需要用到archive 这个静态库。

库的类型

动态链接库

add_library(archive SHARED archive.cpp zip.cpp lzma.cpp)

静态库

add_library(archive STATIC archive.cpp zip.cpp lzma.cpp)

MODULE

add_library(archive MODULE 7z.cpp)

不同之处在于他不用于 target_link_libraries(),它在运行时作为插件加载。

OBJECT

add_library(archive OBJECT archive.cpp zip.cpp lzma.cpp)

add_library(archiveExtras STATIC $<TARGET_OBJECTS:archive> extras.cpp)

add_executable(test_exe $<TARGET_OBJECTS:archive> test.cpp)

或者

add_library(archive OBJECT archive.cpp zip.cpp lzma.cpp)

add_library(archiveExtras STATIC extras.cpp)
target_link_libraries(archiveExtras PUBLIC archive)

add_executable(test_exe test.cpp)
target_link_libraries(test_exe archive)

编译时的特性

因为c语言有不同版本,c++也有不同的版本,当你用c++11,编译器 却用-std99肯定是出现错误,于是为了设置编译器的版本类型,同时为了让编译器支持不同的语言特性,我们可以使用target_compile_features() 这个命令

add_library(mylib requires_constexpr.cpp)
# cxx_constexpr is a usage-requirement
target_compile_features(mylib PUBLIC cxx_constexpr)

# main.cpp will be compiled with -std=gnu++11 on GNU for cxx_constexpr.
add_executable(myexe main.cpp)
target_link_libraries(myexe mylib)
target_compile_features(mylib PUBLIC cxx_std_11)

同时cmake 还有一些优化编译和条件编译的命令可供选择,详细可以查看文档.

Cmake 支持的编译器

AppleClang: Apple Clang for Xcode versions 4.4 though 9.2.
Clang: Clang compiler versions 2.9 through 6.0.
GNU: GNU compiler versions 4.4 through 8.0.
MSVC: Microsoft Visual Studio versions 2010 through 2017.
SunPro: Oracle SolarisStudio versions 12.4 through 12.6.
Intel: Intel compiler versions 12.1 through 17.0.

Cmake 支持的语言

all compilers and versions listed above for C++.
GNU: GNU compiler versions 3.4 through 8.0.

[1] https://www.zhihu.com/question/27455963
[2] https://cmake.org/cmake/help/v3.12/#reference-manuals
[3] http://csapp.cs.cmu.edu/
[4] https://blog.csdn.net/xuehuafeiwu123/article/details/72963229

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