CMake基础

一、准备知识

1.1 C++的编译过程

使用g++等编译工具，从源码生成最终的可执行文件一般有这几步：预处理（Preprocess）、编译（Compile）、汇编（assemble）、链接（link）。

输入g++ --help可以看到对应命令：

-E                       Preprocess only; do not compile, assemble or link.
-S                       Compile only; do not assemble or link.
-c                       Compile and assemble, but do not link.
-o <file>                Place the output into <file>.

以下面程序为例：

#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello World!" << std::endl;
    return 0;
}

• 第一步：预处理
  C++中预处理指令以 # 开头。在预处理阶段，会对#define进行宏展开，处理#if，#else等条件编译指令，递归处理#include。这一步需要我们添加所有头文件的引用路径。

  # 将xx.cpp源文件预处理成xx.i文件（文本文件）
  g++ -E main.cpp -o main.i
  

• 第二步：编译

  检查代码的规范性和语法错误等，检查完毕后把代码翻译成汇编语言文件。

  # 将xx.i文件编译为xx.s的汇编文件（文本文件）
  g++ -S main.i -o main.s
  

• 第三步：汇编
  基于汇编语言文件生成二进制格式的目标文件。

  # 将xx.s文件汇编成xx.o的二进制目标文件
  g++ -c main.s -o main.o
  

• 第四步：链接

  将目标代码与所依赖的库文件进行关联或者组装，合成一个可执行文件

  # 将xx.o二进制文件进行链接，最终生成可执行程序
  g++ main.o -o main
  

• 最后一步执行可执行文件

  ./main
  

1.2 静态链接库和动态链接库

所谓静态和动态，其区别是链接的阶段不一样。

• 静态链接库名称一般是lib库名称.a（.a代表archive library），其链接发生在编译环节。一个工程如果依赖一个静态链接库，其输出的库或可执行文件会将静态链接库*.a打包到该工程的输出文件中（可执行文件或库），因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了。

• 而动态链接库的链接发生在程序的执行过程中，其在编译环节仅执行链接检查，而不进行真正的链接，这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为*.so（.so代表shared object，Linux：lib库名称.so ，macOS：lib库名称.dylib）。动态链接库加载后，在内存中仅保存一份拷贝，多个程序依赖它时，不会重复加载和拷贝，这样也节省了内存的空间。

• 以下图为例

  • 工程A和B依赖静态链接库 static library，A和B在运行时，内存中会有多份static library；

  • 工程A和B依赖动态链接库 shared library，A和B在运行时，内存中只有一份 shared library（shared：共享）。

    

以上只是非常简单的一个解释以区分动态链接库和静态链接库。更多底层的知识需要单独进行深入讲解。

1.3 为什么需要CMake

1.3.1 g++ 命令行编译

main.cpp 代码：

#include <iostream>

int main(int argc, char** argv)
{
    std::cout << "Hello World!" << std::endl;
    return 0;
}

当我们编译附件中1.hello_world的main.cpp时，我们可以运行，

g++ main.cpp -o main

当我们需要引入外部库时，如附件中的2.external_libs，代码如下，需要引入gflags（Google开源的命令行参数处理库），我们则需要运行：

main.cpp代码：

#include <iostream>
#include <gflags/gflags.h> // 引入gflags头文件

DEFINE_string(name, "", "姓名"); // 定义name参数，类型为string，缺省值为空，描述为“姓名”
DEFINE_int32(age, 0, "年龄"); // 定义age参数，类型为int32，缺省值为0，描述为“年龄”

int main(int argc, char **argv)
{                                                               
    gflags::ParseCommandLineFlags(&argc, &argv, true);          // 解析命令行参数
    std::cout << "name: " << FLAGS_name << std::endl;          // 输出name参数
    std::cout << "age: " << FLAGS_age << std::endl;            // 输出age参数
    return 0;
}

安装和运行命令：

# 安装gflags
sudo apt-get install libgflags-dev libgflags2.2 

// -lgflags表示链接gflags库，-o main表示输出文件名为main
g++ main.cpp -lgflags -o main 

# 或者：

# 安装pkg-config
sudo apt-get install pkg-config

// pkg-config是一个工具，用于查找和管理安装在系统上的库文件，--cflags --libs gflags表示查找gflags库的头文件和库文件的路径，-o main表示输出文件名为main

g++ main.cpp `pkg-config --cflags --libs gflags`  -o main 


# 测试输出
./main --age 31 --name alice

输出：

name: hn
age: 19

有些时候有一些常用库我们也不用手动添加头文件或链接库路径，通常g++能在默认查询路径中找到他们。当我们的项目文件变得多起来，引入的外部库也多起来时，g++就不能找到外部库了，命令行编译这种方式就会变得十分臃肿，也不方便调试和编辑，所以这是为什么需要使用cmake的原因。通常在测试单个文件时会使用命令行进行编译，但不推荐在一个实际项目中使用命令行编译。

1.3.2 CMake简介

在实际工作中推荐使用CMake构建C++项目，CMake是用于构建、测试和软件打包的开源跨平台工具；

特性：

• 自动搜索可能需要的程序、库和头文件的能力；
• 独立的构建目录（如build），可以安全清理
• 支持复杂的自定义命令（下载、生成各种文件）
• 自定义配置可选组件
• 从简单的文本文件（CMakeLists.txt）自动生成工作区和项目的能力
• 在主流平台上自动生成文件依赖项并支持并行构建
• 几乎支持所有的IDE

二、CMake基础知识

Cmake的项目代码链接如下：
链接：https://pan.baidu.com/s/1M3r4pGzdr4Kp1VKQeMob8g
提取码：4skv

2.1 安装

ubuntu上请执行，但是版本不一定是最新版，

sudo apt install cmake -y

或者编译安装：

# 以v3.25.1版本为例
git clone -b v3.25.1 https://github.com/Kitware/CMake.git 
cd CMake
# 你使用`--prefix`来指定安装路径，或者去掉`--prefix`,安装在默认路径。
./bootstrap --prefix=<安装路径> && make && sudo make install

# 验证
cmake --version

2.2 第一个CMake例子

附件位置：3.first_cmake，包括CMakeLists.txt和main.cpp2个文件，
CMakeLists.txt代码：

# 单行注释
# 单行注释1

#[[
多行注释1
多行注释2
多行注释3
]]

# 指定版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 设置项目，项目名称、版本、描述、语言
project(main_test
        VERSION 1.0.0
        DESCRIPTION "main_test的项目描述"
        LANGUAGES CXX
)

# 设定target目标：可执行文件、库文件、自定义命令
add_executable(main_test main.cpp)

main.cpp代码：

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Hello World!" << std::endl;
    return 0;
}

编译过程：

# 第一步：配置，-S 指定源码目录，-B 指定构建目录
cmake -S . -B build 
# 第二步：生成，--build 指定构建目录
cmake --build build
# 运行
./build/first_cmake

输出：

Hello World!

vs code插件：

• 安装twxs.cmake做代码提示；
• 安装ms-vscode.cmake-tools界面操作。

2.3 语法基础

2.3.1 指定版本

以附件：3.first_cmake/CMakeLists.txt为例：

# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# first_cmake是项目名称，VERSION是项目的版本号，DESCRIPTION是项目描述，LANGUAGES是项目语言
project(first_cmake 
        VERSION 1.0.0 
        DESCRIPTION "项目描述"
        LANGUAGES CXX) 

# 添加一个可执行程序，first_cmake是可执行程序名称，main.cpp是源文件
add_executable(first_cmake main.cpp)

命令cmake_minimum_required来指定当前工程所使用的CMake最小版本，不区分大小写，通常用小写。VERSION是这个函数的一个特殊关键字，版本的值在关键字之后。CMake中的命令大多和cmake_minimum_required相似，不区分大小写，并有很多关键字来引导命令的参数输入（类似函数传参）。

2.3.2 设置项目

以附件：3.first_cmake/CMakeLists.txt为例：

project(ProjectName 
        VERSION 1.0.0 
        DESCRIPTION "项目描述"
        LANGUAGES CXX) 

在CMakeLists.txt的开头，都会使用project来指定本项目的名称、版本（注意：是自己项目的版本）、介绍、与使用的语言。在project中，第一个ProjectName（例子中用的是first_cmake）不需要参数，其他关键字都有参数。

2.3.3 添加可执行文件目标

以附件：3.first_cmake/CMakeLists.txt为例：

# 设定target目标，target可以是可执行文件，库文件，自定义命令
add_executable(first_cmake main.cpp)

这里我们用到add_executable，其中第一个参数是最终生成的可执行文件名以及在CMake中定义的Target名。我们可以在CMake中继续使用Target的名字为Target的编译设置新的属性和行为。命令中第一个参数后面的参数都是编译目标所使用到的源文件。

2.3.4 生成静态库并链接

附件位置：4.static_lib_test，其中文件夹：
account_dir 是创建静态链接库，
test_account 文件夹是调用静态链接库，
account_dir/CMakeLists.txt 是用来生成相应的静态库，

A.生成静态库

add_library(Account STATIC Account.cpp Account.h) 参数解释：
Account：库的名称，
STATIC ：用于指定链接库为动态链接库（SHARED）还是静态链接库（STATIC），
Account.cpp Account.h：用的源码的路径，

account_dir/CMakeLists.txt 代码：

#account_dir/CMakeLists.txt

# 最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 项目信息
project(Account)

# 添加静态库，Linux下会生成libAccount.a，也可以不用 Account.h 
add_library(Account STATIC Account.cpp Account.h)

通过以下命令生成，

cmake -S . -B build
cmake --build build

# 编译静态库后，会在build下生成 build/libAccount.a 静态库文件
account_dir/
├── Account.cpp
├── Account.h
├── build
│   └── libAccount.a
└── CMakeLists.txt

这里我们用到add_library, 和add_executable一样，Account为最终生成的库文件名（lib库名称.a），第二个参数是用于指定链接库为动态链接库（SHARED）还是静态链接库（STATIC），后面的参数是需要用到的源文件，libAccount.a 就是生成的静态库文件。

B.链接

test_account/CMakeLists.txt 代码：

# test_account/CMakeLists.txt

# 最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 项目名称
project(test_account)

# 添加执行文件
add_executable(test_account test_account.cpp)

# 添加头文件目录，如果不添加，找不到头文件
target_include_directories(test_account PUBLIC "../account_dir")
# 添加库文件目录，如果不添加，找不到库文件，test_account可换成Account
target_link_directories(test_account PUBLIC "../account_dir/build")
# 添加目标链接库，用的 Account，而不是 libAccount.a，因为如果需要跨平台名称只能用Account，
target_link_libraries(test_account PRIVATE Account)

# 编译后目录如下
4.static_lib_test/
├── account_dir
│   ├── Account.cpp
│   ├── Account.h
│   ├── build
│   │   └── libAccount.a
│   └── CMakeLists.txt
└── test_account 
    ├── build
    │   └── test_account
    ├── CMakeLists.txt
    └── test_account.cpp

我们通过add_library和add_executable定义了Target，我们可以通过Target的名称为其添加属性，例如：

# 指定目标包含的头文件目录
target_include_directories(test_account PUBLIC "../account_dir")
# 添加库文件目录，如果不添加，找不到库文件
target_link_directories(test_account PUBLIC "../account_dir/build")
# 指定目标链接的库
target_link_libraries(test_account PRIVATE Account)

输出：

构造函数Account::Account()
test Account 的main函数
析构函数Account::~Account()

• 通过target_include_directories，我们给test_account添加了头文件引用路径"../account_dir"。上面的关键词PUBLIC,PRIVATE用于说明目标属性的作用范围，更多介绍参考下节。
• 通过target_link_libraries，将前面生成的静态库libAccount.a链接给对象test_account，但此时还没指定库文件的目录，CMake无法定位库文件
• 再通过target_link_directories，添加库文件的目录即可。

2.3.5 生成动态库并连接

附件位置：5.dynamic_lib_test

A.生成动态库

#account_dir/CMakeLists.txt

# 添加动态库，Linux下会生成libAccount.so
add_library(Account SHARED Account.cpp Account.h)

# 编译动态库后，会在build下生成 build/libAccount.so 动态库文件
account_dir/
├── Account.cpp
├── Account.h
├── build
│   └── libAccount.so
└── CMakeLists.txt

B.链接

和静态库的 CMakeLists.txt 一样，操作不变。

# ldd查看可执行文件所依赖的动态库
libAccount.so => /home/enpei/Documents/course_cpp_tensorrt/course_5/src/5.dynamic_lib_test/test_account/../account_dir/build/libAccount.so (0x00007fb692cf1000)

当然，也可以用一个CMakeLists.txt来一次性编译，参考附件6.build_together

#6.build_together/CMakeLists.txt

# 最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 项目信息
project(test_account)

# 添加动态库
add_library(Account SHARED "./account_dir/Account.cpp" "./account_dir/Account.h")

# 添加可执行文件
add_executable(test_account "./test_account/test_account.cpp")

# 添加头文件，test_account可换成Account 
target_include_directories(test_account PUBLIC "./account_dir")
# 添加链接库，因为 6.build_together/CMakeLists.txt 和 6.build_together/build 在同一个文件夹下，所以不需要添加库文件目录
target_link_libraries(test_account Account)

输出：

构造函数Account::Account()
test Account 的main函数
析构函数Account::~Account()

2.3.6 CMake 中的 PUBLIC、PRIVATE、INTERFACE

CMake中经常使用target_...()类似的命令，一般这样的命令支持通过PUBLIC、PRIVATE、INTERFACE关键字来控制传播。

以target_link_libraries(A B)为例，从理解的角度来看

• PRIVATE ：依赖项B仅链接到目标 A，如果有C 链接了A，C不会链接B
• INTERFACE ：依赖项B并不链接到目标A，如果有C 链接了A，C会链接B
• PUBLIC ：依赖项B链接到目标 A，如果有C 链接了A，C也会链接B

其实就是对象属性的传递，打个散烟的比方：

• PRIVATE： 就是自己抽，不给别人抽
• INTERFACE ：就是自己不抽，给别人抽
• PUBLIC ：就是自己抽，也给别人抽

从使用的角度来说，如果有C链接了目标A

• 如果B仅用于A的实现，且不在头文件中提供给C使用，使用PRIVATE
• 如果B不用于A的实现，仅在头文件中作为接口给C使用，使用INTERFACE
• 如果B既用于A的实现，也在头文件中提供给C使用，使用PUBLIC

举例：

# 创建库
add_library(C c.cpp)
add_library(D d.cpp)
add_library(B b.cpp)

# C是B的PUBLIC依赖项
target_link_libraries(B PUBLIC C)
# D是B的PRIVATE依赖项
target_link_libraries(B PRIVATE D)

# 添加可执行文件
add_executable(A a.cpp)

# 将B链接到A
target_link_libraries(A B)

• 因为C是B的PUBLIC依赖项，所以C会传播到A
• 因为D是B的PRIVATE依赖性，所以D不会传播到A

2.3.7 变量

附件位置：7.message_var_demo

像其他编程语言一样，我们应该将CMake理解为一门编程语言。我们也需要设定变量来储存我们的选项，信息。有时候我们通过变量来判断我们在什么平台上，通过变量来判断我们需要编译哪些Target，也通过变量来决定添加哪些依赖。

代码：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(message_var_demo)

# 输出消息
message("输出消息")  # 输出消息
message("输出1" "输出2" 输出3) # 会做拼接，输出1输出2输出3

# 设置变量
set(VAR1 "变量1")
message("VAR1=" ${VAR1}) # 外部访问, VAR1=变量1
message("输出变量VAR1：${VAR1}") # 内部拼接, 输出变量VAR1：变量1
message("\${VAR1}=${VAR1}") # 使用\转义, ${VAR1}=变量1
unset(VAR1) # 删除变量
message("\${VAR1}=${VAR1}") # 删除变量后，输出为空, ${VAR1}=+++

# 设置变量缓存，可以在命令行中修改（通过-D参数）， 强制修改CACHE_VARIABLE_TEST的值 set(CACHE_VARIABLE_TEST "value" CACHE STRING "变量缓存的描述" 
# FORCE)，或者通过命令 cmake -S . -B build -DCACHE_VARIABLE_TEST=new value
# 通过后面加FORCE强制修改CACHE_VARIABLE_TEST的值，
set(CACHE_VARIABLE_TEST "new value" CACHE STRING "变量缓存的描述" FORCE)
message("变量缓存的值：${CACHE_VARIABLE_TEST}") 

# 常见的内置的变量，更多访问：https://cmake.org/cmake/help/latest/manual/cmake-variables.7.html#variables-that-provide-information

# 第一类：提供信息的变量
message("${PROJECT_NAME}") # 项目名称，message_var_demo
message("${CMAKE_SOURCE_DIR}") # 源码目录，/root/cmake_project/src/7.message_var_demo
message("${CMAKE_BINARY_DIR}") # 编译目录，/root/cmake_project/src/7.message_var_demo/build
message("${CMAKE_CURRENT_LIST_FILE}") # 当前CMakeLists.txt文件路径，/root/cmake_project/src/7.message_var_demo/CMakeLists.txt

# 第二类：控制CMake运行的变量，更多：https://cmake.org/cmake/help/latest/manual/cmake-variables.7.html#variables-that-change-behavior
set(BUILD_SHARED_LIBS ON) # 设置是否构建动态库，默认为OFF，即构建静态库，设置为ON后，构建动态库


# 第三类：描述系统的变量，更多：https://cmake.org/cmake/help/latest/manual/cmake-variables.7.html#variables-that-describe-the-system
message("是否是Windows系统：${WIN32}")
message("是否是Linux系统：${UNIX}")
message("系统名称：${CMAKE_SYSTEM_NAME}")

# 生成库
add_library(${PROJECT_NAME} Account.cpp Account.h)

2.3.8 include引入其他代码

附件位置：8.include_demo

CMakeLists.txt：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

project(include_demo)

message("调用include前的信息")

# include，引用一次就导入一次
include("${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/cmake/module_1.cmake")
include("${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/cmake/module_1.cmake")

message("调用include后的信息")

module_1.cmake：

message("模块内部被调用")

输出：

调用include前的信息
模块内部被调用
模块内部被调用
调用include后的信息

2.3.9 条件控制

附件位置：9.if_demo

正如前面所讲，应该把CMake当成编程语言，除了可以设置变量以外，CMake还可以写条件控制。

if(variable)
    # 为true的常量：ON、YES、TRUE、Y、1、非0数字
else()
    # 为false的常量：OFF、NO、FALSE、N、0、空字符串、NOTFOUND
endif()

可以和条件一起使用的关键词有

NOT, TARGET, EXISTS (file), DEFINED等
STREQUAL, AND, OR, MATCHES (regular expression), VERSION_LESS, VERSION_LESS_EQUAL等

CMakeLists.txt代码：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

project(syntax_test)

message("====== if ======")
#[[
if 测试，语法如下：

if (<condition>)
    <commands>
elseif (<condition>) 
    <commands>
else()
    <commands>
endif()  # 表示if语句结束

<condition>：可以是常量、变量、字符串
为true的常量：ON、YES、TRUE、Y、1、非0数字
为false的常量：OFF、NO、FALSE、N、0、空字符串、NOTFOUND

]]
# 常量 ===============================
if(1)
    message("1 是 true")
endif()

if(0)
    message("0 是 true")
else()
    message("0 是 false")
endif()


# 未定义的变量 ===============================
if(UNDEFINED)
    message("UNDEFINED 是 true")
else()
    message("UNDEFINED 是 false")
endif()

# 定义了的变量 ===============================
set(DEFINED 1)
if(DEFINED)
    message("DEFINED 是 true")
else()
    message("DEFINED 是 false")
endif()

# 字符串 ===============================
# 把字符串当成常量

if("Y") 
    message("字符串是 true")
else()
    message("字符串是 false")
endif()


message("====== if 配合逻辑运算符 ======")
#[[
if 配合逻辑运算符（AND、OR、NOT、括号）使用

if (<condition1> AND <condition2>) # 两个条件都为true
    <commands>
endif()

if (<condition1> OR <condition2>) # 两个条件有一个为true
    <commands>
endif()

if (NOT <condition>) # 条件为false
    <commands>
endif()

if (<condition1> AND (<condition2> OR <condition3>)) # 先算括号里的
    <commands>
endif()

]]

# AND ===============================
if(1 AND YES)
    message("1 AND YES 是 true")
else()
    message("1 AND YES 是 false")
endif()

# OR ===============================
if(1 OR NO)
    message("1 OR NO 是 true")
else()
    message("1 OR NO 是 false")
endif()

# NOT ===============================
if(NOT 0)
    message("NOT 0 是 true")
else()
    message("NOT 0 是 false")
endif()

# 括号 ===============================
if(1 AND (0 OR 1))
    message("1 AND (0 OR 1) 是 true")
else()
    message("1 AND (0 OR 1) 是 false")
endif()

输出：

====== if ======
1 是 true
0 是 false
UNDEFINED 是 false
DEFINED 是 true
字符串是 true
====== if 配合逻辑运算符 ======
1 AND YES 是 true
1 OR NO 是 true
NOT 0 是 true
1 AND (0 OR 1) 是 true
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /root/cpp_project/course_5_cmake/9.if_demo/build

2.3.10 CMake分步编译

附件位置：10.steps_demo

CMakeLists.txt代码：

# 查看所有目标
$ cmake -S . -B build
$ cd build
$ cmake --build . --target help

The following are some of the valid targets for this Makefile:
... all (the default if no target is provided)
... clean
... depend
... rebuild_cache
... edit_cache
... steps_demo
... main.o
... main.i
... main.s



# 1.预处理
$ cmake --build . --target main.i
# 输出：Preprocessing CXX source to CMakeFiles/steps_demo.dir/main.cpp.i
# 可以打开滑到底部

# 2.编译
$ cmake --build . --target main.s
# 输出汇编代码：Compiling CXX source to assembly CMakeFiles/steps_demo.dir/main.cpp.s

# 3.汇编
$ cmake --build . --target main.o
# 输出二进制文件：Building CXX object CMakeFiles/steps_demo.dir/main.cpp.o

# 链接
$ cmake --build .
Scanning dependencies of target steps_demo
[ 50%] Linking CXX executable steps_demo
[100%] Built target steps_demo

# 运行
./steps_demo

2.3.11 生成器表达式

附件位置：11.generator_expression

生成器表达式简单来说就是在CMake生成构建系统的时候根据不同配置动态生成特定的内容。有时用它可以让代码更加精简，我们介绍几种常用的。

需要注意的是，生成表达式被展开是在生成构建系统的时候，所以不能通过解析配置CMakeLists.txt阶段的message命令打印，可以用类似file(GENERATE OUTPUT "./generator_test.txt" CONTENT "$<$<BOOL:TRUE>:TEST>")生成文件的方式间接测试。

在其最一般的形式中，生成器表达式是$<...>，尖括号中间可以是如下几种类型：

• 条件表达式
• 变量查询（Variable-Query）
• 目标查询（Target-Query）
• 输出相关的表达式

# 1.条件表达式：$<condition:true_string>，当condition为真时，返回true_string，否则返回空字符串
$<0:TEST>  
$<1:TEST>  
$<$<BOOL:TRUE>:TEST>

# 2.变量查询（Variable-Query）
$<TARGET_EXISTS:target>：判断目标是否存在
$<CONFIG:Debug>：判断当前构建类型是否为Debug

# 3.目标查询（Target-Query）
$<TARGET_FILE:target>：获取编译目标的文件路径
$<TARGET_FILE_NAME:target>：获取编译目标的文件名

# 4.输出相关表达式：用于在不同的环节使用不同参数，比如需要在`install`和`build`环节分别用不同的参数，我们可以这样写：
add_library(Foo ...)
target_include_directories(Foo
    PUBLIC
        $<BUILD_INTERFACE:${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}>
        $<INSTALL_INTERFACE:${CMAKE_INSTALL_INCLUDEDIR}>
)

其中$<BUILD_INTERFACE:${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}>仅在build环节生效;而$<INSTALL_INTERFACE:${CMAKE_INSTALL_INCLUDEDIR}>仅在install环节生效。通过设定不同阶段不同的参数，我们可以避免路径混乱的问题。

CMakeLists.txt代码：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

project(generator_expression)

#[[
==================================================== 
1.条件表达式：$<condition:true_string>，当condition为真时，返回true_string，否则返回空字符串

示例：
$<0:TEST>  
$<1:TEST>  
$<$<BOOL:TRUE>:TEST>
]]

# 需要注意的是，生成表达式被展开是在生成构建系统的时候，所以不能通过解析配置`CMakeLists.txt`阶段的`message`命令打印，可以用类似`file(GENERATE OUTPUT "./generator_test.txt" CONTENT "$<$<BOOL:TRUE>:TEST>")`生成文件的方式间接测试。

# 用来测试
# file(GENERATE OUTPUT "./generator_test.txt" CONTENT "$<$<BOOL:TRUE>:TEST>")


#[[
====================================================
2.变量查询（Variable-Query）

$<TARGET_EXISTS:target>：判断目标是否存在
$<CONFIG:Debug>：判断当前构建类型是否为Debug
]]

# 添加一个可执行文件
# add_executable(generator_expression main.cpp)
# file(GENERATE OUTPUT "./generator_test.txt" CONTENT "$<TARGET_EXISTS:generator_expression>")
# file(GENERATE OUTPUT "./generator_test.txt" CONTENT "$<$<TARGET_EXISTS:generator_expression>:目标已存在>") # 嵌套

# 设置构建类型，Debug/Release/...
# SET(CMAKE_BUILD_TYPE "Debug") 
# file(GENERATE OUTPUT "./generator_test.txt" CONTENT "$<$<CONFIG:Debug>:--coverage>") # 嵌套


#[[
====================================================
3.目标查询（Target-Query）
$<TARGET_FILE:target>：获取编译目标的文件路径
$<TARGET_FILE_NAME:target>：获取编译目标的文件名
]]

# 添加一个可执行文件
# add_executable(generator_expression main.cpp)
# 输出：/root/cmake_project/src/11.generator_expression/build/generator_expression
# file(GENERATE OUTPUT "./generator_test.txt" CONTENT "$<TARGET_FILE:generator_expression>")

2.3.12 函数和宏

附件位置：12.function_macro

# 定义一个宏，宏名为my_macro，没有参数
macro(my_macro)
    message("宏内部的信息")
    set(macro_var "宏内部变量test")
endmacro(my_macro)

# 定义一个函数，函数名为second_func，有两个参数
function(second_func arg1 arg2)
    message("第一个参数：${arg1}, 第二个参数：${arg2}")
endfunction(second_func)

CMakeLists.txt代码：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

project(function_macro_test)

# ====================================
# 定义一个宏，宏名为my_macro，没有参数
macro(my_macro)
    message("宏内部的信息")
    set(macro_var "宏内部变量test")
endmacro(my_macro)  # 结尾需要用到的endmacro参数

# 调用宏
my_macro()  # 宏内部的信息
my_macro()  # 宏内部的信息
# 输出宏内部的信息，也能访问到变量，理解为代码替换
message(${macro_var})  # 宏内部变量test


# ====================================
# 定义一个宏，宏名为second_macro，有两个参数
macro(second_macro arg1 arg2)
    message("第一个参数：${arg1}, 第二个参数：${arg2}")    
endmacro(second_macro)

# 调用宏
second_macro("hello" "world")  # 第一个参数：hello, 第二个参数：world

# ====================================
# 定义一个函数，函数名为my_func，没有参数
function(my_func)
    message("函数内部的信息")
    set(func_var "变量test")
endfunction(my_func)

# 调用函数
my_func()  # 函数内部的信息
my_func()  # 函数内部的信息
# 访问不了函数内部的变量，因为函数是一个独立的作用域
# message(${func_var})

# ====================================
# 定义一个函数，函数名为second_func，有两个参数
function(second_func arg1 arg2)
    message("第一个参数：${arg1}, 第二个参数：${arg2}")
endfunction(second_func)

# 调用函数
second_func("hello" "world")  # 第一个参数：hello, 第二个参数：world

输出：

宏内部的信息
宏内部的信息
宏内部变量test
第一个参数：hello, 第二个参数：world
函数内部的信息
函数内部的信息
第一个参数：hello, 第二个参数：world
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /root/cpp_project/course_5_cmake/12.function_macro/build

2.3.13 设置安装

附件位置：13.install_demo

当需要发布项目时你需要指定项目文件的安装路径。下面的代码片段中，使用install安装demo_test，并分别将可执行文件安装在bin中，动态链接库和静态链接库都安装在lib，公共头文件安装在include。这里的路径都将添加${CMAKE_INSTALL_PREFIX}作为前缀（如果不设置CMAKE_INSTALL_PREFIX，则会安装到/usr/local 目录下）。实现安装的功能在你需要发布你项目给其他人使用时，非常有用。

参数解释：
TARGETS ：可执行文件，动态链接库，静态链接库都可以看成 TARGETS
RUNTIME ：代表可执行文件
LIBRARY ：动态库
ARCHIVE：静态库
DESTINATION ：目的地，安装在哪里
bin，lib：自定义的路径

# 设置安装
install(TARGETS demo_test slib dlib
        RUNTIME DESTINATION bin # 可执行文件
        LIBRARY DESTINATION lib # 动态库
        ARCHIVE DESTINATION lib # 静态库
        PUBLIC_HEADER DESTINATION include # 公共头文件
)

CMakeLists.txt 文件代码：

其中文件结构为：

CMakeLists.txt代码：

# 最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 项目信息
project(install_demo)

# 添加公共头文件目录，代替12行和15行
include_directories(include) 

# 添加静态库
add_library(slib STATIC src/slib.cpp include/slib.h)
# target_include_directories(slib PUBLIC include)  # 这里只能用 slib，不能用 install_demo
# 添加动态库
add_library(dlib SHARED src/dlib.cpp include/dlib.h)
# target_include_directories(dlib PUBLIC include)  # 这里只能用 dlib，不能用 install_demo

# 设置RPATH，否则install后，运行可执行文件时找不到动态库
SET(CMAKE_BUILD_WITH_INSTALL_RPATH TRUE) 
SET(CMAKE_INSTALL_RPATH "${CMAKE_INSTALL_PREFIX}/lib")

# 添加可执行文件
add_executable(${PROJECT_NAME} main.cpp)
# 链接库
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} slib dlib)

# install安装头文件的2个方法，其实不安装头文件也可以运行可执行文件，
# 方法一 使用install将文件夹安装到指定目录
# install(DIRECTORY include/ DESTINATION include)  # include/：被安装的文件夹中的文件，DESTINATION：安装目录
# 方法二 设置公共头文件：PUBLIC_HEADER，以便install时，将头文件一起安装，或者使用install(DIRECTORY include/ DESTINATION include)
set_target_properties(slib PROPERTIES PUBLIC_HEADER include/slib.h)
set_target_properties(dlib PROPERTIES PUBLIC_HEADER include/dlib.h)

message(STATUS "CMAKE_INSTALL_PREFIX的默认值：${CMAKE_INSTALL_PREFIX}")

# 设置安装
install(TARGETS install_demo slib dlib
        RUNTIME DESTINATION bin # 可执行文件
        LIBRARY DESTINATION lib # 动态库
        ARCHIVE DESTINATION lib # 静态库
        PUBLIC_HEADER DESTINATION include # 公共头文件
        )
        
#[[
如果不设置DCMAKE_INSTALL_PREFIX ，则会安装到 /usr/local 目录下，例如bin的完整路径是 /usr/local/bin
cmake -S . -B build -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=./installed
或者其他目录
cmake -S . -B build -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=~/Documents/install_demo
cmake --build build
cmake --install build
]]        

输出：

main函数被调用
静态库的slib_test函数被调用
动态库的dlib_test函数被调用

2.3.14 寻找依赖 find_package

对于大部分支持了CMake的项目来说，均可以通过find_package找到对应的依赖库，参考附件：14.find_demo

# 使用find_package寻找<LibaryName>库，如果找到，一般都会有以下变量（库作者设置）
<LibaryName>_FOUND：表示是否找到
<LibaryName>_INCLUDE_DIR：表示头文件目录
<LibaryName>_LIBRARIES：表示库文件目录

输出：

name: hn
age: 20

假设我们编写了一个新的函数库，我们希望别的项目可以通过find_package对它进行引用，我们有两种办法：

• 编写一个Find<LibraryName>.cmake，适用于导入非cmake安装的项目，参考附件：15.custom_find，如果没有Find<LibraryName>.cmake文件的话，会报如下图的错误，
  

CMakeLists.txt代码：

# 最低版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
# 项目名称
project(main)


# 设置CMAKE_MODULE_PATH，以便find_package查找，cmake下需要有Finddlib.cmake文件
set(CMAKE_MODULE_PATH ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/cmake/)
message("cmake_module_path:${CMAKE_MODULE_PATH}")


# 设置一个缓存变量，用于在命令行设置dlib的安装路径，给Finddlib.cmake使用
set(DLIB_INSTALL_PATH "./" CACHE PATH "dlib的安装路径")
message(STATUS "dlib的安装路径为：${DLIB_INSTALL_PATH}")


#使用find_package查找dlib(这里会从CMAKE_MODULE_PATH设置的路径中查找）
find_package(dlib REQUIRED)

if (dlib_FOUND)
    message("dlib found")
    message("dlib include dir: ${dlib_INCLUDE_DIR}")
    message("dlib lib: ${dlib_LIBRARY}")
    message("dlib version: ${dlib_VERSION}")
    message("dlib author: ${dlib_AUTHOR}")
    message("dlib lib dir: ${dlib_LIBRARY_DIR}")
else()
    message("dlib not found")
endif()


# 设置RPATH，否则install后，运行时找不到动态库
SET(CMAKE_BUILD_WITH_INSTALL_RPATH TRUE) 
SET(CMAKE_INSTALL_RPATH "${dlib_LIBRARY_DIR}")

# 添加动态库
add_executable(main main.cpp)

# 添加头文件
target_include_directories(main PUBLIC ${dlib_INCLUDE_DIR})
# 链接动态库
target_link_libraries(main ${dlib_LIBRARY})


# 设置安装
install(TARGETS main 
	RUNTIME DESTINATION bin  # 可执行文件安装路径
)

#[[
CMAKE_INSTALL_PREFIX为安装路径（系统内置），DLIB_INSTALL_PATH为dlib安装路径

cmake -S . -B build -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=./installed -DDLIB_INSTALL_PATH=~/Documents/course_lib
cmake --build build
cmake --install build

]]

Finddlib.cmake代码：

#寻找 dlib.h
find_path(dlib_INCLUDE_DIR dlib.h PATHS ${DLIB_INSTALL_PATH}/include)

#寻找 libdlib.so
find_library(dlib_LIBRARY dlib  PATHS ${DLIB_INSTALL_PATH}/lib)

# 如果dlib_INCLUDE_DIR和dlib_LIBRARY都找到了，那么就设置dlib_FOUND为TRUE
if(dlib_INCLUDE_DIR AND dlib_LIBRARY)
    set(dlib_FOUND TRUE) 
    set(dlib_VERSION 1.0.0) # dlib的版本号
    set(dlib_AUTHOR "enpei") # dlib的作者
    # lib文件所在目录
    get_filename_component(dlib_LIBRARY_DIR ${dlib_LIBRARY} DIRECTORY)
endif()

输出：

main函数被调用
动态库dlib_test()被调用

• 使用install安装，生成<LibraryName>Config.cmake文件，适用于导入自己开发的cmake项目，参考附件：16.custom_install_demo

三、opencv CMake示例

附件位置：17.demo_opencv/

安装OpenCV：sudo apt install libopencv-dev

依赖和链接OpenCV与常规的添加依赖并没有太多不同，同时OpenCV提供了cmake find package的功能，因此我们可以通过find_package方便的定位opencv在系统中的位置和需要添加的依赖。

find_package(OpenCV REQUIRED)

message("OPENCV INCLUDE DIRS: ${OpenCV_INCLUDE_DIRS}")
message("OPENCV LINK LIBRARIES: ${OpenCV_LIBS}")

如果cmake找到了OpenCV，配置cmake后，命令行会有如下输出：

OPENCV INCLUDE DIRS: /usr/include/opencv4
OPENCV LINK LIBRARIES: opencv_calib3d;opencv_core;opencv_dnn;opencv_features2d;opencv_flann;opencv_highgui;opencv_imgcodecs;opencv_imgproc;opencv_ml;opencv_objdetect;opencv_photo;opencv_stitching;opencv_video;opencv_videoio;opencv_aruco;opencv_bgsegm;opencv_bioinspired;opencv_ccalib;opencv_datasets;opencv_dnn_objdetect;opencv_dnn_superres;opencv_dpm;opencv_face;opencv_freetype;opencv_fuzzy;opencv_hdf;opencv_hfs;opencv_img_hash;opencv_line_descriptor;opencv_optflow;opencv_phase_unwrapping;opencv_plot;opencv_quality;opencv_reg;opencv_rgbd;opencv_saliency;opencv_shape;opencv_stereo;opencv_structured_light;opencv_superres;opencv_surface_matching;opencv_text;opencv_tracking;opencv_videostab;opencv_viz;opencv_ximgproc;opencv_xobjdetect;opencv_xphoto

CMakeLists.txt代码：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

project(demo_opencv)

find_package(OpenCV REQUIRED)

if (OpenCV_FOUND)
    message(STATUS "OpenCV library status:")
    message(STATUS "    libraries: ${OpenCV_LIBS}")
    message(STATUS "    include path: ${OpenCV_INCLUDE_DIRS}")
else ()
    message(FATAL_ERROR "Could not find OpenCV")
endif ()


add_executable(demo_opencv main.cpp)
target_include_directories(demo_opencv PRIVATE ${OpenCV_INCLUDE_DIRS})
target_link_libraries(demo_opencv ${OpenCV_LIBS})

main.cpp代码：

#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>

int main(int argc, char **argv)
{
    if (argc != 2)
    {
        std::cout << "请输入图片路径" << std::endl;
        return -1;
    }
    else
    {
        std::cout << "图片路径为：" << argv[1] << std::endl;

        cv::Mat image = cv::imread(argv[1]);
        cv::Mat image_resized;
        cv::resize(image, image_resized, cv::Size(400, 400));
        cv::cvtColor(image_resized, image_resized, cv::COLOR_BGR2GRAY);
        cv::imwrite("resized.png", image_resized);

        std::cout << "图片已处理完毕，并保存为resized.png" << std::endl;
    }

    return 0;
}

备注：声明此博客为修改后的转载，没有转载链接