📘
CMake Cookbook
  • Introduction
  • 前言
  • 第0章 配置环境
    • 0.1 获取代码
    • 0.2 Docker镜像
    • 0.3 安装必要的软件
    • 0.4 测试环境
    • 0.5 上报问题并提出改进建议
  • 第1章 从可执行文件到库
    • 1.1 将单个源文件编译为可执行文件
    • 1.2 切换生成器
    • 1.3 构建和链接静态库和动态库
    • 1.4 用条件句控制编译
    • 1.5 向用户显示选项
    • 1.6 指定编译器
    • 1.7 切换构建类型
    • 1.8 设置编译器选项
    • 1.9 为语言设定标准
    • 1.10 使用控制流
  • 第2章 检测环境
    • 2.1 检测操作系统
    • 2.2 处理与平台相关的源代码
    • 2.3 处理与编译器相关的源代码
    • 2.4 检测处理器体系结构
    • 2.5 检测处理器指令集
    • 2.6 为Eigen库使能向量化
  • 第3章 检测外部库和程序
    • 3.1 检测Python解释器
    • 3.2 检测Python库
    • 3.3 检测Python模块和包
    • 3.4 检测BLAS和LAPACK数学库
    • 3.5 检测OpenMP的并行环境
    • 3.6 检测MPI的并行环境
    • 3.7 检测Eigen库
    • 3.8 检测Boost库
    • 3.9 检测外部库:Ⅰ. 使用pkg-config
    • 3.10 检测外部库:Ⅱ. 自定义find模块
  • 第4章 创建和运行测试
    • 4.1 创建一个简单的单元测试
    • 4.2 使用Catch2库进行单元测试
    • 4.3 使用Google Test库进行单元测试
    • 4.4 使用Boost Test进行单元测试
    • 4.5 使用动态分析来检测内存缺陷
    • 4.6 预期测试失败
    • 4.7 使用超时测试运行时间过长的测试
    • 4.8 并行测试
    • 4.9 运行测试子集
    • 4.10 使用测试固件
  • 第5章 配置时和构建时的操作
    • 5.1 使用平台无关的文件操作
    • 5.2 配置时运行自定义命令
    • 5.3 构建时运行自定义命令:Ⅰ. 使用add_custom_command
    • 5.4 构建时运行自定义命令:Ⅱ. 使用add_custom_target
    • 5.5 构建时为特定目标运行自定义命令
    • 5.6 探究编译和链接命令
    • 5.7 探究编译器标志命令
    • 5.8 探究可执行命令
    • 5.9 使用生成器表达式微调配置和编译
  • 第6章 生成源码
    • 6.1 配置时生成源码
    • 6.2 使用Python在配置时生成源码
    • 6.3 构建时使用Python生成源码
    • 6.4 记录项目版本信息以便报告
    • 6.5 从文件中记录项目版本
    • 6.6 配置时记录Git Hash值
    • 6.7 构建时记录Git Hash值
  • 第7章 构建项目
    • 7.1 使用函数和宏重用代码
    • 7.2 将CMake源代码分成模块
    • 7.3 编写函数来测试和设置编译器标志
    • 7.4 用指定参数定义函数或宏
    • 7.5 重新定义函数和宏
    • 7.6 使用废弃函数、宏和变量
    • 7.7 add_subdirectory的限定范围
    • 7.8 使用target_sources避免全局变量
    • 7.9 组织Fortran项目
  • 第8章 超级构建模式
    • 8.1 使用超级构建模式
    • 8.2 使用超级构建管理依赖项:Ⅰ.Boost库
    • 8.3 使用超级构建管理依赖项:Ⅱ.FFTW库
    • 8.4 使用超级构建管理依赖项:Ⅲ.Google Test框架
    • 8.5 使用超级构建支持项目
  • 第9章 语言混合项目
    • 9.1 使用C/C++库构建Fortran项目
    • 9.2 使用Fortran库构建C/C++项目
    • 9.3 使用Cython构建C++和Python项目
    • 9.4 使用Boost.Python构建C++和Python项目
    • 9.5 使用pybind11构建C++和Python项目
    • 9.6 使用Python CFFI混合C,C++,Fortran和Python
  • 第10章 编写安装程序
    • 10.1 安装项目
    • 10.2 生成输出头文件
    • 10.3 输出目标
    • 10.4 安装超级构建
  • 第11章 打包项目
    • 11.1 生成源代码和二进制包
    • 11.2 通过PyPI发布使用CMake/pybind11构建的C++/Python项目
    • 11.3 通过PyPI发布使用CMake/CFFI构建C/Fortran/Python项目
    • 11.4 以Conda包的形式发布一个简单的项目
    • 11.5 将Conda包作为依赖项发布给项目
  • 第12章 构建文档
    • 12.1 使用Doxygen构建文档
    • 12.2 使用Sphinx构建文档
    • 12.3 结合Doxygen和Sphinx
  • 第13章 选择生成器和交叉编译
    • 13.1 使用CMake构建Visual Studio 2017项目
    • 13.2 交叉编译hello world示例
    • 13.3 使用OpenMP并行化交叉编译Windows二进制文件
  • 第14章 测试面板
    • 14.1 将测试部署到CDash
    • 14.2 CDash显示测试覆盖率
    • 14.3 使用AddressSanifier向CDash报告内存缺陷
    • 14.4 使用ThreadSaniiser向CDash报告数据争用
  • 第15章 使用CMake构建已有项目
    • 15.1 如何开始迁移项目
    • 15.2 生成文件并编写平台检查
    • 15.3 检测所需的链接和依赖关系
    • 15.4 复制编译标志
    • 15.5 移植测试
    • 15.6 移植安装目标
    • 15.7 进一步迁移的措施
    • 15.8 项目转换为CMake的常见问题
  • 第16章 可能感兴趣的书
    • 16.1 留下评论——让其他读者知道你的想法
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  • 准备工作
  • 具体实施
  • 工作原理
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  1. 第10章 编写安装程序

10.3 输出目标

Previous10.2 生成输出头文件Next10.4 安装超级构建

Last updated 5 years ago

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NOTE:此示例代码可以在 中找到,其中有一个C++示例。该示例在CMake 3.6版(或更高版本)中是有效的,并且已经在GNU/Linux、macOS和Windows上进行过测试。

可以假设,消息库在开源社区取得了巨大的成功。人们非常喜欢它,并在自己的项目中使用它将消息打印到屏幕上。用户特别喜欢每个打印的消息都有惟一的标识符。但用户也希望,当他们编译并安装了库,库就能更容易找到。这个示例将展示CMake如何让我们导出目标,以便其他使用CMake的项目可以轻松地获取它们。

准备工作

源代码与之前的示例一致,项目结构如下:

.
├── cmake
│    └── messageConfig.cmake.in
├── CMakeLists.txt
├── src
│    ├── CMakeLists.txt
│    ├── hello- world.cpp
│    ├── Message.cpp
│    └── Message.hpp
└── tests
    ├── CMakeLists.txt
    └── use_target
        ├── CMakeLists.txt
        └── use_message.cpp

注意,cmake子目录中添加了一个messageConfig.cmake.in。这个文件将包含导出的目标,还添加了一个测试来检查项目的安装和导出是否按预期工作。

具体实施

同样,主CMakeLists.txt文件相对于前一个示例来说没有变化。移动到包含我们的源代码的子目录src中:

  1. 需要找到UUID库,可以重用之前示例中的代码:

    # Search for pkg-config and UUID
    find_package(PkgConfig QUIET)
    if(PKG_CONFIG_FOUND)
        pkg_search_module(UUID uuid IMPORTED_TARGET)
        if(TARGET PkgConfig::UUID)
            message(STATUS "Found libuuid")
            set(UUID_FOUND TRUE)
        endif()
    endif()
  2. 接下来,设置动态库目标并生成导出头文件:

    add_library(message-shared SHARED "")
    include(GenerateExportHeader)
    
    generate_export_header(message-shared
      BASE_NAME "message"
      EXPORT_MACRO_NAME "message_EXPORT"
      EXPORT_FILE_NAME "${CMAKE_BINARY_DIR}/${INSTALL_INCLUDEDIR}/messageExport.h"
      DEPRECATED_MACRO_NAME "message_DEPRECATED"
      NO_EXPORT_MACRO_NAME "message_NO_EXPORT"
      STATIC_DEFINE "message_STATIC_DEFINE"
      NO_DEPRECATED_MACRO_NAME "message_NO_DEPRECATED"
      DEFINE_NO_DEPRECATED
      )
    target_sources(message-shared
      PRIVATE
          ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/Message.cpp
      )
  3. 为目标设置了PUBLIC和INTERFACE编译定义。注意$<INSTALL_INTERFACE:...>生成器表达式的使用:

      target_compile_definitions(message-shared
      PUBLIC
          $<$<BOOL:${UUID_FOUND}>:HAVE_UUID>
      INTERFACE
          $<INSTALL_INTERFACE:USING_message>
      )
  4. 链接库和目标属性与前一个示例一样:

    target_link_libraries(message-static
      PUBLIC
          $<$<BOOL:${UUID_FOUND}>:PkgConfig::UUID>
      )
    
    set_target_properties(message-static
        PROPERTIES
        POSITION_INDEPENDENT_CODE 1
        ARCHIVE_OUTPUT_NAME "message"
        DEBUG_POSTFIX "_sd"
        RELEASE_POSTFIX "_s"
        PUBLIC_HEADER "Message.hpp;${CMAKE_BINARY_DIR}/${INSTALL_INCLUDEDIR}/messageExport.h"
      )
  5. 可执行文件的生成,与前一个示例中使用的命令完全相同:

    add_executable(hello-world_wDSO hello-world.cpp)
    
    target_link_libraries(hello-world_wDSO
      PUBLIC
          message-shared
      )
    
    # Prepare RPATH
    file(RELATIVE_PATH _rel ${CMAKE_INSTALL_PREFIX}/${INSTALL_BINDIR} ${CMAKE_INSTALL_PREFIX})
    if(APPLE)
        set(_rpath "@loader_path/${_rel}")
    else()
        set(_rpath "\$ORIGIN/${_rel}")
    endif()
    file(TO_NATIVE_PATH "${_rpath}/${INSTALL_LIBDIR}" message_RPATH)
    
    set_target_properties(hello-world_wDSO
      PROPERTIES
        MACOSX_RPATH ON
        SKIP_BUILD_RPATH OFF
        BUILD_WITH_INSTALL_RPATH OFF
        INSTALL_RPATH "${message_RPATH}"
        INSTALL_RPATH_USE_LINK_PATH ON
      )
    
    add_executable(hello-world_wAR hello-world.cpp)
    
    target_link_libraries(hello-world_wAR
      PUBLIC
          message-static
      )

现在,来看看安装规则:

  1. 因为CMake可以正确地将每个目标放在正确的地方,所以把目标的安装规则都列在一起。这次,添加了EXPORT关键字,这样CMake将为目标生成一个导出的目标文件:

    install(
      TARGETS
        message-shared
        message-static
        hello-world_wDSO
        hello-world_wAR
      EXPORT
          messageTargets
      ARCHIVE
        DESTINATION ${INSTALL_LIBDIR}
        COMPONENT lib
      RUNTIME
        DESTINATION ${INSTALL_BINDIR}
        COMPONENT bin
      LIBRARY
        DESTINATION ${INSTALL_LIBDIR}
        COMPONENT lib
      PUBLIC_HEADER
        DESTINATION ${INSTALL_INCLUDEDIR}/message
        COMPONENT dev
      )
  2. 自动生成的导出目标文件称为messageTargets.cmake,需要显式地指定它的安装规则。这个文件的目标是INSTALL_CMAKEDIR,在主CMakeLists.txt文件中定义:

    install(
      EXPORT
          messageTargets
      NAMESPACE
          "message::"
      DESTINATION
          ${INSTALL_CMAKEDIR}
      COMPONENT
          dev
      )
  3. 最后,需要生成正确的CMake配置文件。这些将确保下游项目能够找到消息库导出的目标。为此,首先包括CMakePackageConfigHelpers.cmake标准模块:

    include(CMakePackageConfigHelpers)
  4. 让CMake为我们的库,生成一个包含版本信息的文件:

    write_basic_package_version_file(
      ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/messageConfigVersion.cmake
      VERSION ${PROJECT_VERSION}
          COMPATIBILITY SameMajorVersion
      )
  5. 使用configure_package_config_file函数,我们生成了实际的CMake配置文件。这是基于模板cmake/messageConfig.cmake.in文件:

    configure_package_config_file(
      ${PROJECT_SOURCE_DIR}/cmake/messageConfig.cmake.in
      ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/messageConfig.cmake
      INSTALL_DESTINATION ${INSTALL_CMAKEDIR}
      )
  6. 最后,为这两个自动生成的配置文件设置了安装规则:

    install(
      FILES
          ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/messageConfig.cmake
          ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/messageConfigVersion.cmake
      DESTINATION
          ${INSTALL_CMAKEDIR}
      )

cmake/messageConfig.cmake的内容是什么?该文件的顶部有相关的说明,可以作为用户文档供使用者查看。让我们看看实际的CMake命令:

  1. 占位符将使用configure_package_config_file命令进行替换:

    @PACKAGE_INIT@
  2. 包括为目标自动生成的导出文件:

    include("${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/messageTargets.cmake")
  3. 检查静态库和动态库,以及两个“Hello, World”可执行文件是否带有CMake提供的check_required_components函数:

    check_required_components(
        "message-shared"
        "message-static"
        "message-hello-world_wDSO"
        "message-hello-world_wAR"
      )
  4. 检查目标PkgConfig::UUID是否存在。如果没有,我们再次搜索UUID库(只在非Windows操作系统下有效):

    if(NOT WIN32)
      if(NOT TARGET PkgConfig::UUID)
        find_package(PkgConfig REQUIRED QUIET)
        pkg_search_module(UUID REQUIRED uuid IMPORTED_TARGET)
      endif()
    endif()

测试一下:

$ mkdir -p build
$ cd build
$ cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$HOME/Software/recipe-03 ..
$ cmake --build . --target install

安装树应该如下所示:

$HOME/Software/recipe-03/
├── bin
│    ├── hello-world_wAR
│    └── hello-world_wDSO
├── include
│    └── message
│        ├── messageExport.h
│        └── Message.hpp
├── lib64
│    ├── libmessage_s.a
│    ├── libmessage.so -> libmessage.so.1
│    └── libmessage.so.1
└── share
    └── cmake
        └── recipe-03
            ├── messageConfig.cmake
            ├── messageConfigVersion.cmake
            ├── messageTargets.cmake
            └── messageTargets-release.cmake

出现了一个share子目录,其中包含我们要求CMake自动生成的所有文件。现在开始,消息库的用户可以在他们自己的CMakeLists.txt文件中找到消息库,只要他们设置message_DIR的CMake变量,指向安装树中的share/cmake/message目录:

find_package(message 1 CONFIG REQUIRED)

工作原理

这个示例涵盖了很多领域。对于构建系统将要执行的操作,CMake目标是一个非常有用的抽象概念。使用PRIVATE、PUBLIC和INTERFACE关键字,我们可以设置项目中的目标进行交互。在实践中,这允许我们定义目标A的依赖关系,将如何影响目标B(依赖于A)。如果库维护人员提供了适当的CMake配置文件,那么只需很少的CMake命令就可以轻松地解决所有依赖关系。

这个问题可以通过遵循message-static、message-shared、hello-world_wDSO和hello-world_wAR目标概述的模式来解决。我们将单独分析message-shared目标的CMake命令,这里只是进行一般性讨论:

  1. 生成目标在项目构建中列出其依赖项。对UUID库的链接是 message-shared的PUBLIC需求,因为它将用于在项目中构建目标和在下游项目中构建目标。编译时宏定义和包含目录需要在PUBLIC级或INTERFACE级目标上进行设置。它们实际上是在项目中构建目标时所需要的,其他的只与下游项目相关。此外,其中一些只有在项目安装之后才会相关联。这里使用了$<BUILD_INTERFACE:...>和$<INSTALL_INTERFACE:...>生成器表达式。只有消息库外部的下游目标才需要这些,也就是说,只有在安装了目标之后,它们才会变得可见。我们的例子中,应用如下:

    • 只有在项目中使用了message-shared库,那么$<BUILD_INTERFACE:${CMAKE_BINARY_DIR}/${INSTALL_INCLUDEDIR}>才会扩展成${CMAKE_BINARY_DIR}/${INSTALL_INCLUDEDIR}

    • 只有在message-shared库在另一个构建树中,作为一个已导出目标,那么$<INSTALL_INTERFACE:${INSTALL_INCLUDEDIR}>将会扩展成${INSTALL_INCLUDEDIR}

  2. 描述目标的安装规则,包括生成文件的名称。

  3. 描述CMake生成的导出文件的安装规则messageTargets.cmake文件将安装到INSTALL_CMAKEDIR。目标导出文件的安装规则的名称空间选项,将把给定字符串前置到目标的名称中,这有助于避免来自不同项目的目标之间的名称冲突。INSTALL_CMAKEDIR变量是在主CMakeLists.txt文件中设置的:

    if(WIN32 AND NOT CYGWIN)
        set(DEF_INSTALL_CMAKEDIR CMake)
    else()
        set(DEF_INSTALL_CMAKEDIR share/cmake/${PROJECT_NAME})
    endif()
    set(INSTALL_CMAKEDIR ${DEF_INSTALL_CMAKEDIR} CACHE PATH "Installation directory for CMake files")

CMakeLists.txt的最后一部分生成配置文件。包括CMakePackageConfigHelpers.cmake模块,分三步完成:

  1. 调用write_basic_package_version_file函数生成一个版本文件包。宏的第一个参数是版本控制文件的路径:messageConfigVersion.cmake。版本格式为Major.Minor.Patch,并使用PROJECT_VERSION指定版本,还可以指定与库的新版本的兼容性。例子中,当库具有相同的主版本时,为了保证兼容性,使用了相同的SameMajorVersion参数。

  2. 接下来,配置模板文件messageConfig.cmake.in,该文件位于cmake子目录中。

  3. 最后,为新生成的文件设置安装规则。两者都将安装在INSTALL_CMAKEDIR下。

更多信息

消息库的客户现在非常高兴,因为终于可以在自己的系统上安装这个库,对自己的CMakeLists.txt进行简单的修改,就能找到消息库:

find_package(message VERSION 1 REQUIRED)

客户可以用以下方式配置他们的项目:

$ cmake -Dmessage_DIR=/path/to/message/share/cmake/message ..

我们示例中包含的测试,显示了如何检查目标的安装是否按照计划进行。看看tests文件夹的结构,我们注意到use_target子目录:

tests/
├── CMakeLists.txt
└── use_target
    ├── CMakeLists.txt
    └── use_message.cpp

这个目录包含一个使用导出目标的小项目。有趣的部分是在CMakeLists.txt文件中指定的测试:

  1. 我们测试小项目,可以配置为使用已安装的库。这是use-target测试固件的设置步骤,可以参考第4章第10节:

    add_test(
      NAME use-target_configure
      COMMAND
        ${CMAKE_COMMAND} -H${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/use_target
                          -B${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/build_use-target
                          -G${CMAKE_GENERATOR}
                          -Dmessage_DIR=${CMAKE_INSTALL_PREFIX}/${
                          INSTALL_CMAKEDIR}
                          -DCMAKE_BUILD_TYPE=$<CONFIGURATION>
      )
    
    set_tests_properties(use-target_configure
      PROPERTIES
        FIXTURES_SETUP use-target
      )
  2. 测试了小项目可以构建:

    add_test(
      NAME use-target_build
      COMMAND
        ${CMAKE_COMMAND} --build ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/build_use-target
                          --config $<CONFIGURATION>
      )
    
    set_tests_properties(use-target_build
      PROPERTIES
        FIXTURES_REQUIRED use-target
      )
  3. 小项目的测试也会运行:

    set(_test_target)
    if(MSVC)
      set(_test_target "RUN_TESTS")
    else()
      set(_test_target "test")
    endif()
    
    add_test(
      NAME use-target_test
      COMMAND
        ${CMAKE_COMMAND} --build ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/build_use-target
                          --target ${_test_target}
                          --config $<CONFIGURATION>
      )
    set_tests_properties(use-target_test
      PROPERTIES
        FIXTURES_REQUIRED use-target
      )
    unset(_test_target)
  4. 最后,我们拆除固件:

    add_test(
      NAME use-target_cleanup
      COMMAND
        ${CMAKE_COMMAND} -E remove_directory ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/build_use-target
      )
    
    set_tests_properties(use-target_cleanup
      PROPERTIES
        FIXTURES_CLEANUP use-target
      )

注意,这些测试只能在项目安装之后运行。

https://github.com/dev-cafe/cmake-cookbook/tree/v1.0/chapter-10/recipe-03