嵌套的CMake 3个月前

编程语言
385
嵌套的CMake

如果项目很大，或者项目中有很多的源码目录，在通过CMake管理项目的时候如果只使用一个CMakeLists.txt，那么这个文件相对会比较复杂，有一种化繁为简的方式就是给每个源码目录都添加一个CMakeLists.txt文件（头文件目录不需要），这样每个文件都不会太复杂，而且更灵活，更容易维护。

先来看一下下面的这个的目录结构：



$ tree
.
├── build
├── calc
│   ├── add.cpp
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── div.cpp
│   ├── mult.cpp
│   └── sub.cpp
├── CMakeLists.txt
├── include
│   ├── calc.h
│   └── sort.h
├── sort
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── insert.cpp
│   └── select.cpp
├── test1
│   ├── calc.cpp
│   └── CMakeLists.txt
└── test2
    ├── CMakeLists.txt
    └── sort.cpp

6 directories, 15 files
  • include 目录：头文件目录
  • calc 目录：目录中的四个源文件对应的加、减、乘、除算法
    • 对应的头文件是include中的calc.h
  • sort 目录 ：目录中的两个源文件对应的是插入排序和选择排序算法
    • 对应的头文件是include中的sort.h
  • test1 目录：测试目录，对加、减、乘、除算法进行测试
  • test2 目录：测试目录，对排序算法进行测试

可以看到各个源文件目录所需要的CMakeLists.txt文件现在已经添加完毕了。接下依次分析一下各个文件中需要添加的内容。

1. 准备工作

1.1 节点关系

众所周知，Linux的目录是树状结构，所以嵌套的 CMake 也是一个树状结构，最顶层的 CMakeLists.txt 是根节点，其次都是子节点。因此，我们需要了解一些关于 CMakeLists.txt 文件变量作用域的一些信息：

  • 根节点CMakeLists.txt中的变量全局有效
  • 父节点CMakeLists.txt中的变量可以在子节点中使用
  • 子节点CMakeLists.txt中的变量只能在当前节点中使用

1.2 添加子目录

接下来我们还需要知道在 CMake 中父子节点之间的关系是如何建立的，这里需要用到一个 CMake 命令：



add_subdirectory(source_dir [binary_dir] [EXCLUDE_FROM_ALL])
  • source_dir：指定了CMakeLists.txt源文件和代码文件的位置，其实就是指定子目录
  • binary_dir：指定了输出文件的路径，一般不需要指定，忽略即可。
  • EXCLUDE_FROM_ALL：在子路径下的目标默认不会被包含到父路径的ALL目标里，并且也会被排除在IDE工程文件之外。用户必须显式构建在子路径下的目标。

通过这种方式CMakeLists.txt文件之间的父子关系就被构建出来了。

2. 解决问题

在上面的目录中我们要做如下事情：

  1. 通过 test1 目录中的测试文件进行计算器相关的测试
  2. 通过 test2 目录中的测试文件进行排序相关的测试

现在相当于是要进行模块化测试，对于calc和sort目录中的源文件来说，可以将它们先编译成库文件（可以是静态库也可以是动态库）然后在提供给测试文件使用即可。库文件的本质其实还是代码，只不过是从文本格式变成了二进制格式。

2.1 根目录

根目录中的 CMakeLists.txt文件内容如下：



cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(test)
# 定义变量
# 静态库生成的路径
set(LIB_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/lib)
# 测试程序生成的路径
set(EXEC_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/bin)
# 头文件目录
set(HEAD_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include)
# 静态库的名字
set(CALC_LIB calc)
set(SORT_LIB sort)
# 可执行程序的名字
set(APP_NAME_1 test1)
set(APP_NAME_2 test2)
# 添加子目录
add_subdirectory(calc)
add_subdirectory(sort)
add_subdirectory(test1)
add_subdirectory(test2)

在根节点对应的文件中主要做了两件事情：定义全局变量和添加子目录。

  • 定义的全局变量主要是给子节点使用，目的是为了提高子节点中的CMakeLists.txt文件的可读性和可维护性，避免冗余并降低出差的概率。
  • 一共添加了四个子目录，每个子目录中都有一个CMakeLists.txt文件，这样它们的父子关系就被确定下来了。

2.2 calc 目录

calc 目录中的 CMakeLists.txt文件内容如下：



cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(CALCLIB)
aux_source_directory(./ SRC)
include_directories(${HEAD_PATH})
set(LIBRARY_OUTPUT_PATH ${LIB_PATH})
add_library(${CALC_LIB} STATIC ${SRC})
  • 第3行aux_source_directory：搜索当前目录（calc目录）下的所有源文件
  • 第4行include_directories：包含头文件路径，HEAD_PATH是在根节点文件中定义的
  • 第5行set：设置库的生成的路径，LIB_PATH是在根节点文件中定义的
  • 第6行add_library：生成静态库，静态库名字CALC_LIB是在根节点文件中定义的

2.3 sort 目录

sort 目录中的 CMakeLists.txt文件内容如下：



cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(SORTLIB)
aux_source_directory(./ SRC)
include_directories(${HEAD_PATH})
set(LIBRARY_OUTPUT_PATH ${LIB_PATH})
add_library(${SORT_LIB} SHARED ${SRC})
  • 第6行add_library：生成动态库，动态库名字SORT_LIB是在根节点文件中定义的

这个文件中的内容和calc节点文件中的内容类似，只不过这次生成的是动态库。

在生成库文件的时候，这个库可以是静态库也可以是动态库，一般需要根据实际情况来确定。如果生成的库比较大，建议将其制作成动态库。

2.4 test1 目录

test1 目录中的 CMakeLists.txt文件内容如下：



cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(CALCTEST)
aux_source_directory(./ SRC)
include_directories(${HEAD_PATH})
link_directories(${LIB_PATH})
link_libraries(${CALC_LIB})
set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${EXEC_PATH})
add_executable(${APP_NAME_1} ${SRC})
  • 第4行include_directories：指定头文件路径，HEAD_PATH变量是在根节点文件中定义的
  • 第6行link_libraries：指定可执行程序要链接的静态库，CALC_LIB变量是在根节点文件中定义的
  • 第7行set：指定可执行程序生成的路径，EXEC_PATH变量是在根节点文件中定义的
  • 第8行add_executable：生成可执行程序，APP_NAME_1变量是在根节点文件中定义的

此处的可执行程序链接的是静态库，最终静态库会被打包到可执行程序中，可执行程序启动之后，静态库也就随之被加载到内存中了。

2.5 test2 目录

test2 目录中的 CMakeLists.txt文件内容如下：



cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(SORTTEST)
aux_source_directory(./ SRC)
include_directories(${HEAD_PATH})
set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${EXEC_PATH})
link_directories(${LIB_PATH})
add_executable(${APP_NAME_2} ${SRC})
target_link_libraries(${APP_NAME_2} ${SORT_LIB})
  • 第四行include_directories：包含头文件路径，HEAD_PATH变量是在根节点文件中定义的
  • 第五行set：指定可执行程序生成的路径，EXEC_PATH变量是在根节点文件中定义的
  • 第六行link_directories：指定可执行程序要链接的动态库的路径，LIB_PATH变量是在根节点文件中定义的
  • 第七行add_executable：生成可执行程序，APP_NAME_2变量是在根节点文件中定义的
  • 第八行target_link_libraries：指定可执行程序要链接的动态库的名字

在生成可执行程序的时候，动态库不会被打包到可执行程序内部。当可执行程序启动之后动态库也不会被加载到内存，只有可执行程序调用了动态库中的函数的时候，动态库才会被加载到内存中，且多个进程可以共用内存中的同一个动态库，所以动态库又叫共享库。

2.6 构建项目

一切准备就绪之后，开始构建项目，进入到根节点目录的build 目录中，执行cmake 命令，如下：



$ cmake ..
-- The C compiler identification is GNU 5.4.0
-- The CXX compiler identification is GNU 5.4.0
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc -- works
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - 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
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /home/robin/abc/cmake/calc/build

可以看到在build目录中生成了一些文件和目录，如下所示：



$ tree build -L 1     
build
├── calc                  # 目录
├── CMakeCache.txt        # 文件
├── CMakeFiles            # 目录
├── cmake_install.cmake   # 文件
├── Makefile              # 文件
├── sort                  # 目录
├── test1                 # 目录
└── test2                 # 目录

然后在build 目录下执行make 命令:

image

通过上图可以得到如下信息：

  1. 在项目根目录的lib目录中生成了静态库libcalc.a
  2. 在项目根目录的lib目录中生成了动态库libsort.so
  3. 在项目根目录的bin目录中生成了可执行程序test1
  4. 在项目根目录的bin目录中生成了可执行程序test2

最后再来看一下上面提到的这些文件是否真的被生成到对应的目录中了:



$ tree bin/ lib/
bin/
├── test1
└── test2
lib/
├── libcalc.a
└── libsort.so

由此可见，真实不虚，至此，项目构建完毕。

写在最后： 在项目中，如果将程序中的某个模块制作成了动态库或者静态库并且在CMakeLists.txt 中指定了库的输出目录，而后其它模块又需要加载这个生成的库文件，此时直接使用就可以了，如果没有指定库的输出路径或者需要直接加载外部提供的库文件，此时就需要使用 link_directories 将库文件路径指定出来。

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