CMake项目中神器：CMakeLists.txt

首次接触 CMake，见识了 CMakeLists.txt 的强大后，赶紧整理出来分享一下。

参考资料：《Cmake 3.6 W3Cschool参考手册》

本文讲述了一个 CMake 项目，在从单文件到多文件，单目录到多子目录的代码演化过程中，CMakeLists.txt 脚本的编写变化。

本文内容都是在 Linux 系统上操作的，如果在 VS Code 和 Visual Status 2019 上操作的话，也是一样的。

单文件的CMake项目

例子1

创建如下 CMake 项目

目录结构

[root@localhost cmaketest]# tree
.
├── CMakeLists.txt
└── main.cpp

0 directories, 2 files
[root@localhost cmaketest]#

创建CMake项目

如上，新建一个文件夹存放 CMake 项目，这里是 cmaketest 目录。在目录下新建两个文件：main.cpp、CMakeLists.txt 。

在 main.cpp 中写上如下代码（当然你也可以写其它的，心随你动，哈哈）

#include <iostream>

int Func_Add(int num1, int num2)
{
    int nSum = num1 + num2;
    return nSum;
}

int main()
{
    int numSum = Func_Add(2, 3);
    std::cout << "2 + 3 = " << numSum << std::endl;

    return 0;
}

在 CMakeLists.txt 中写上如下命令

cmake_minimum_required (VERSION 3.8)    

PROJECT(calcSum)

ADD_EXECUTABLE(calcSum main.cpp)

这样一个简单的 CMake 项目就新建好了。

CMakeLists.txt 中命令解释：

cmake_minimum_required (VERSION 3.8)
设置项目所需的 cmake 最低版本为 cmake 3.8 版本。
PROJECT(calcSum)
为整个项目设置一个名字，这里起名为 calcSum。
ADD_EXECUTABLE(calcSum main.cpp)
添加一个目标可执行文件 calcSum 到项目中，这个可执行文件是使用后面指定的 main.cpp 文件生成的。

构建和编译CMake项目

在项目路径下新建一个 build 目录，用来存放构建和编译过程中生成的文件。
进入 build 目录后编译验证如下：

[root@localhost cmaketest]# mkdir build
[root@localhost cmaketest]# cd build/
[root@localhost build]# cmake ..
-- The C compiler identification is GNU 4.8.5
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc - skipped
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - done
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ - skipped
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Configuring done (1.7s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/build
[root@localhost build]# make
[ 50%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o
[100%] Linking CXX executable calcSum
[100%] Built target calcSum
[root@localhost build]# ls
calcSum  CMakeCache.txt  CMakeFiles  cmake_install.cmake  Makefile
[root@localhost build]# ./calcSum 
2 + 3 = 5
[root@localhost build]#

这就是单个文件的 CMake 项目中 CMakeLists.txt 的编写。

多个文件的CMake项目

我们开发一个项目，代码文件肯定不只有一个 main.cpp 那么简单。肯定会有很多源文件。这里先说一下有两个文件：main.cpp、util.h 的 CMake 项目。

例子2

目录结构

[root@localhost cmaketest]# tree
.
├── build
├── CMakeLists.txt
├── main.cpp
└── util.h

0 directories, 3 files
[root@localhost cmaketest]#

修改项目

将第一个例子中 main.cpp 中的 Func_Add() 函数的代码提取到 util.h 中，main.cpp 中保留剩下的。其它不变。如下

util.h 文件中的代码：

#ifndef __UTIL_H__
#define __UTIL_H__

#include <iostream>

int Func_Add(int num1, int num2)
{
    int nSum = num1 + num2;
    return nSum;
}

#endif

main.cpp 文件中的代码：

#include "util.h"

int main()
{
    int numSum = Func_Add(2, 3);
    std::cout << "2 + 3 = " << numSum << std::endl;

    return 0;
}

编译项目

现在，不用修改 CMakeLists.txt 文件，直接编译的话也是OK的：

[root@localhost cmaketest]# rm -rf build/*
[root@localhost cmaketest]# cd build/
[root@localhost build]# cmake ..
-- The C compiler identification is GNU 4.8.5
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc - skipped
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - done
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ - skipped
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Configuring done (1.4s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/build
[root@localhost build]# make
[ 50%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o
[100%] Linking CXX executable calcSum
[100%] Built target calcSum
[root@localhost build]# ls
calcSum  CMakeCache.txt  CMakeFiles  cmake_install.cmake  Makefile
[root@localhost build]# ./calcSum 
2 + 3 = 5

原因想必大家也都知道，在预处理的时候，会将 util.h 头文件中的内容整合到 main.cpp 中，这就相当于和例子1一样了。

但是我们日常开发时，很多时候都不会将函数的实现，即函数体放到头文件中，头文件中只放函数的声明，.cpp 源文件中才放函数的实现。即如下。

例子3

目录结构：

[root@localhost cmaketest]# tree
.
├── build
├── CMakeLists.txt
├── main.cpp
├── util.cpp
└── util.h

1 directory, 4 files
[root@localhost cmaketest]#

修改项目

新增一个 util.cpp 文件如下：

#include "util.h"

int Func_Add(int num1, int num2)
{
    int nSum = num1 + num2;
    return nSum;
}

头文件 util.h 中代码修改为：

#ifndef __UTIL_H__
#define __UTIL_H__
#include < iostream >

int Func_Add(int num1, int num2);

#endif

编译项目

[root@localhost cmaketest]# rm -rf build/*
[root@localhost cmaketest]# cd build/
[root@localhost build]# cmake ..
-- The C compiler identification is GNU 4.8.5
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc - skipped
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - done
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ - skipped
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Configuring done (1.5s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/build
[root@localhost build]# make
[ 50%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o
[100%] Linking CXX executable calcSum
CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o：在函数‘main’中：
main.cpp:(.text+0x13)：对‘Func_Add(int, int)’未定义的引用
collect2: 错误：ld 返回 1
make[2]: *** [calcSum] 错误 1
make[1]: *** [CMakeFiles/calcSum.dir/all] 错误 2
make: *** [all] 错误 2
[root@localhost build]#

可见，我们构建项目后，使用 make 命令编译时，会报错：main.cpp:(.text+0x13)：对‘Func_Add(int, int)’未定义的引用。
这是由于，我们在 CMakeLists.txt 中语句 ADD_EXECUTABLE(calcSum main.cpp) 只指定了一个依赖源文件 main.cpp，但是现在的话，要想生成 calcSum 可执行文件，需要依赖 main.cpp、util.cpp 两个源文件才可以。

修改CMakeLists.txt

cmake_minimum_required (VERSION 3.8)

PROJECT(calcSum)

ADD_EXECUTABLE(calcSum main.cpp util.cpp)

上面我们将 util.cpp 源文件也指定在依赖项中，用空格分割。

再编译项目

[root@localhost cmaketest]# cd build/
[root@localhost build]# cmake ..
-- Configuring done (0.0s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/build
[root@localhost build]# make
[ 33%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/util.cpp.o
[ 66%] Linking CXX executable calcSum
[100%] Built target calcSum
[root@localhost build]# ./calcSum 
2 + 3 = 5
[root@localhost build]#

发现编译成功了。ADD_EXECUTABLE() 的第一个参数是目标可执行文件的名字，后面的为依赖源文件，当编译需要依赖多个源文件时，可以将依赖的源文件加在后面，源文件和源文件之间用空格分割。

单个子目录的CMake项目

例子4

我们的项目不可能所有的文件都放在同一个主目录下，实际开发中项目都会分很多子目录，比如下面的

目录结构

[root@localhost cmaketest]# tree
.
├── build
├── CMakeLists.txt
├── main.cpp
└── src
├── util.cpp
└── util.h

2 directories, 4 files
[root@localhost cmaketest]#

修改项目

在项目主目录下新建一个 src 目录，然后将文件 util.h 和 util.cpp 文件移动到 src 目录下。

编译项目

[root@localhost cmaketest]# rm -rf build/*
[root@localhost cmaketest]# cd build/
[root@localhost build]# cmake ..
-- The C compiler identification is GNU 4.8.5
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc - skipped
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - done
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ - skipped
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Configuring done (1.5s)
CMake Error at CMakeLists.txt:5 (ADD_EXECUTABLE):
  Cannot find source file:

    util.cpp

  Tried extensions .c .C .c++ .cc .cpp .cxx .cu .mpp .m .M .mm .ixx .cppm .h
  .hh .h++ .hm .hpp .hxx .in .txx .f .F .for .f77 .f90 .f95 .f03 .hip .ispc

CMake Error at CMakeLists.txt:5 (ADD_EXECUTABLE):
  No SOURCES given to target: calcSum

CMake Generate step failed.  Build files cannot be regenerated correctly.
[root@localhost build]#

发现在执行 cmake 命令构建项目时就报错了：

CMake Error at CMakeLists.txt:5 (ADD_EXECUTABLE):
Cannot find source file:

util.cpp

无法找到依赖的源文件 util.cpp，这是由于将 util.cpp 文件移动到 src 后，并没有在 CMakeLists.txt 中修改依赖源文件的路径，所以 cmake 编译器在主目录下查找时无法找到。

修改CMakeLists.txt文件

cmake_minimum_required (VERSION 3.8)

PROJECT(calcSum)

ADD_EXECUTABLE(calcSum main.cpp src/util.cpp)

构建项目

[root@localhost cmaketest]# cd build/
[root@localhost build]# cmake ..
-- Configuring done (0.0s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/build
[root@localhost build]#

发现可以成功建立了。接着我们执行 make 编译项目。

编译项目

[root@localhost build]# make
[ 33%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o
/home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/main.cpp:1:18: 致命错误：util.h：没有那个文件或目录
 #include "util.h"
                  ^
编译中断。
make[2]: *** [CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o] 错误 1
make[1]: *** [CMakeFiles/calcSum.dir/all] 错误 2
make: *** [all] 错误 2
[root@localhost build]#

这里又报错了，无法找到 util.h 头文件。可想而知和一开始找不到 util.cpp 是一样。我们试着将头文件加到依赖项中，看行不行。

修改CMakeLists.txt文件

cmake_minimum_required (VERSION 3.8)

PROJECT(calcSum)

ADD_EXECUTABLE(calcSum main.cpp src/util.cpp src/util.h)

重新编译

[root@localhost cmaketest]# cd build/
[root@localhost build]# cmake ..
-- Configuring done (0.0s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/build
[root@localhost build]# make
[ 33%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o
/home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/main.cpp:1:18: 致命错误：util.h：没有那个文件或目录
 #include "util.h"
                  ^
编译中断。
make[2]: *** [CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o] 错误 1
make[1]: *** [CMakeFiles/calcSum.dir/all] 错误 2
make: *** [all] 错误 2
[root@localhost build]#

发现这样还是无法找到 util.h 头文件，那应该如何才能让编译器找到这个头文件呢，无非就是告诉编译器这个头文件的路径，这就需要用到：include_directories() 了

include_directories(路径名称)
添加一个头文件路径到项目构建中去。

修改CMakeLists.txt文件

cmake_minimum_required (VERSION 3.8)

PROJECT(calcSum)

INCLUDE_DIRECTORIES(src/)

ADD_EXECUTABLE(calcSum main.cpp src/util.cpp)

如上，我们将相对路径 src/ 添加到了项目的构件中，然后再编译项目。

编译项目

[root@localhost cmaketest]# cd build/
[root@localhost build]# cmake ..
-- Configuring done (0.0s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/build
[root@localhost build]# make
[ 33%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o
[ 66%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/src/util.cpp.o
[100%] Linking CXX executable calcSum
[100%] Built target calcSum
[root@localhost build]# ./calcSum 
2 + 3 = 5
[root@localhost build]#

发现此时就已经可以编译生成可执行文件了。

子目录中有很多的源文件的CMake项目

如果子目录中有很多的 .cpp 源文件，单单把这么多的源文件都写到依赖项中，就很费劲了，密密麻麻可读性也不好，而且如果要新建 .cpp 源文件的话，岂不是每次添加都得编辑一下 CMakeLists.txt 文件，太麻烦了，有没有办法解决这个事情呢？

有办法：

aux_source_directory(路径名称变量名称)
搜索指定目录下的所有源文件，并将他们保存在给定的变量中。

修改CMakeLists.txt文件

cmake_minimum_required (VERSION 3.8)

PROJECT(calcSum)

INCLUDE_DIRECTORIES(src/)

AUX_SOURCE_DIRECTORY(src/ SUB_SOURCE_FILE)

ADD_EXECUTABLE(calcSum main.cpp ${SUB_SOURCE_FILE})

如上，AUX_SOURCE_DIRECTORY() 会搜索 src/ 目录下的所有源文件，将它们保存到指定的变量 SUB_SOURCE_FILE 中。之后我们直接在 ADD_EXECUTABLE() 中使用这个变量就可以了，使用变量的方法为：==${变量名}==。

编译项目

[root@localhost cmaketest]# rm -rf build/*
[root@localhost cmaketest]# cd build/
[root@localhost build]# cmake ..
-- The C compiler identification is GNU 4.8.5
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc - skipped
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - done
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ - skipped
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Configuring done (1.5s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/build
[root@localhost build]# make
[ 33%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o
[ 66%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/src/util.cpp.o
[100%] Linking CXX executable calcSum
[100%] Built target calcSum
[root@localhost build]# ./calcSum 
2 + 3 = 5
[root@localhost build]#

可见，在使用 make 编译的时候确实找到 util.cpp 源文件了。这样就不用我们每次都要添加依赖的源文件了。是不是很帅。

多个子目录的CMake项目

再来想想，项目中一般不会只有一个子目录，往往有很多个子目录，如果子目录很多，那只使用 AUX_SOURCE_DIRECTORY() 的话显然要写很多行，并且变量也要定义很多，不太好，那该怎么办呢？有没有传递多个目录的方法呢？

有，使用 file() 文件操作命令。

file(GLOB 变量名路径1 路径2 .....)
按照一定规则搜索给定路径列表中的所有文件，将文件名都保存在给定的变量中。

修改CMakeLists.txt文件

cmake_minimum_required (VERSION 3.8)

PROJECT(calcSum)

INCLUDE_DIRECTORIES(src/)

FILE(GLOB SOURCE_FILES 
        ${PROJECT_SOURCE_DIR}/*.cpp
        ${PROJECT_SOURCE_DIR}/src/*.cpp
)

ADD_EXECUTABLE(calcSum ${SOURCE_FILES})

这里的变量 PROJECT_SOURCE_DIR 是 CMake 中的一个变量，代表的是当前项目的根目录。上面命令是将根目录下的所有 .cpp 文件和 src/ 目录下的所有 .cpp 文件都搜索出来，存放到变量 SOURCE_FILES 中，这样，在命令 ADD_EXECUTABLE() 中就可以直接使用变量 SOURCE_FILES ，而不需要编写依赖的源文件了。

编译项目

[root@localhost cmaketest]# rm -rf build/*
[root@localhost cmaketest]# cd build/
[root@localhost build]# cmake ..
-- The C compiler identification is GNU 4.8.5
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc - skipped
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - done
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ - skipped
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Configuring done (1.4s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/build
[root@localhost build]# make
[ 33%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o
[ 66%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/src/util.cpp.o
[100%] Linking CXX executable calcSum
[100%] Built target calcSum
[root@localhost build]# ./calcSum 
2 + 3 = 5
[root@localhost build]#

发现真的是可以的，完美解决不爽的问题。

需要指定编译器版本的CMake项目

修改项目

如果将 main.cpp 改为如下：

#include "util.h"

int main()
{
    auto numSum = Func_Add(2, 3);
    std::cout << "2 + 3 = " << numSum << std::endl;

    return 0;
}

我用 auto 自动识别类型定义了变量 numSum，来接受 Func_Add() 返回的值。

编译项目

[root@localhost cmaketest]# cd build/
[root@localhost build]# make
[ 33%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o
/home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/main.cpp: 在函数‘int main()’中:
/home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/main.cpp:5:7: 错误：‘numSum’不是一个类型名
  auto numSum = Func_Add(2, 3);
       ^
/home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/main.cpp:6:29: 错误：‘numSum’在此作用域中尚未声明
  std::cout << "2 + 3 = " << numSum << std::endl;
                             ^
make[2]: *** [CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o] 错误 1
make[1]: *** [CMakeFiles/calcSum.dir/all] 错误 2
make: *** [all] 错误 2
[root@localhost build]#

这里就会报错，原因是 auto 关键字是 C++11 标准里面的，而在不指定 C++ 标准版本的情况下，编译器是不会执行 C++11 标准的。

那如何来设置 C++11 标准呢？有办法，如下：

set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
设置C++标准为 C++11

修改CMakeLists.txt文件

cmake_minimum_required (VERSION 3.8)

SET(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

PROJECT(calcSum)

INCLUDE_DIRECTORIES(src/)

FILE(GLOB SOURCE_FILES 
        ${PROJECT_SOURCE_DIR}/*.cpp
        ${PROJECT_SOURCE_DIR}/src/*.cpp
)

ADD_EXECUTABLE(calcSum ${SOURCE_FILES})

编译项目

[root@localhost build]# rm -rf ./*
[root@localhost build]# ls
[root@localhost build]# cmake ..
-- The C compiler identification is GNU 4.8.5
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.5
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc - skipped
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - done
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ - skipped
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Configuring done (1.4s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /home/fenghx/myCMakePro/cmaketest/build
[root@localhost build]# make
[ 33%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/main.cpp.o
[ 66%] Building CXX object CMakeFiles/calcSum.dir/src/util.cpp.o
[100%] Linking CXX executable calcSum
[100%] Built target calcSum
[root@localhost build]# ./calcSum 
2 + 3 = 5
[root@localhost build]#

如上，完美解决问题。

需要连接动态库的CMake项目

另外，如果你要链接动态库，那么就要使用 target_link_libraries()

target_link_libraries(目标可执行文件名动态库名)
指定要链接给目标可执行文件的动态库

更多的 CMakeLists.txt 编写技巧，请参考《Cmake 3.6 W3Cschool参考手册》

CMake项目中CMakeLists.txt的编写就分享到这里，感谢你的翻阅，希望能帮到你。

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CMake项目中神器：CMakeLists.txt

单文件的CMake项目

例子1

目录结构

创建CMake项目

构建和编译CMake项目

多个文件的CMake项目

例子2

目录结构

修改项目

编译项目

例子3

目录结构：

修改项目

编译项目

修改CMakeLists.txt

再编译项目

单个子目录的CMake项目

例子4

目录结构

修改项目

编译项目

修改CMakeLists.txt文件

构建项目

编译项目

修改CMakeLists.txt文件

重新编译

修改CMakeLists.txt文件

编译项目

子目录中有很多的源文件的CMake项目

修改CMakeLists.txt文件

编译项目

多个子目录的CMake项目

修改CMakeLists.txt文件

编译项目

需要指定编译器版本的CMake项目

修改项目

编译项目

修改CMakeLists.txt文件

编译项目

需要连接动态库的CMake项目

CMake项目中CMakeLists.txt的编写就分享到这里，感谢你的翻阅，希望能帮到你。

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