7.9 组织Fortran项目
NOTE:此示例代码可以在 https://github.com/dev-cafe/cmake-cookbook/tree/v1.0/chapter-7/recipe-09 中找到,其中有一个Fortran示例。该示例在CMake 3.5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。
我们来讨论如何构造和组织Fortran项目,原因有二:
现在,仍然有很多Fortran项目,特别是在数字软件中(有关通用Fortran软件项目的更全面列表,请参见http://fortranwiki.org/fortran/show/Libraries )。
对于不使用CMake的项目,Fortran 90(以及更高版本)可能更难构建,因为Fortran模块强制执行编译顺序。换句话说,对于手工编写的Makefile,通常需要为Fortran模块文件编写依赖扫描程序。
正如我们在本示例中所示,现代CMake允许我们以非常紧凑和模块化的方式配置和构建项目。作为一个例子,我们将使用前两个示例中的基本元胞自动机,现在将其移植到Fortran。
准备工作
文件树结构与前两个示例非常相似。我们用Fortran源代码替换了C++,现在就没有头文件了:
.
├── CMakeLists.txt
├── external
│ ├── CMakeLists.txt
│ ├── conversion.f90
│ └── README.md
├── src
│ ├── CMakeLists.txt
│ ├── evolution
│ │ ├── ancestors.f90
│ │ ├── CMakeLists.txt
│ │ ├── empty.f90
│ │ └── evolution.f90
│ ├── initial
│ │ ├── CMakeLists.txt
│ │ └── initial.f90
│ ├── io
│ │ ├── CMakeLists.txt
│ │ └── io.f90
│ ├── main.f90
│ └── parser
│ ├── CMakeLists.txt
│ └── parser.f90
└── tests
├── CMakeLists.txt
└── test.f90主程序在src/main.f90中:
与前面的示例一样,我们已经将conversion模块放入external/conversion.f90中:
evolution库分成三个文件,大部分在src/evolution/evolution.f90中:
祖先计算是在src/evolution/ancestors.f90:
还有一个“空”模块在src/evolution/empty.f90中:
启动条件的代码位于src/initial/initial.f90:
src/io/io.f90包含一个打印输出:
src/parser/parser.f90用于解析命令行参数:
最后,使用tests/test.f90对上面的实现进行测试:
具体实施
主
CMakeLists.txt类似于第7节,我们只是将CXX换成Fortran,去掉C++11的要求:目标和源在
src/CMakeLists.txt中定义(conversion目标除外):conversion库在
external/CMakeLists.txt中定义:src/CMakeLists.txt文件添加了更多的子目录,这些子目录又包含CMakeLists.txt文件。它们在结构上都是相似的,例如:src/initial/CMakeLists.txt包含以下内容:有个例外的是
src/evolution/CMakeLists.txt中的evolution库,我们将其分为三个源文件:单元测试在
tests/CMakeLists.txt中注册:配置和构建项目,将产生以下输出:
最后,运行单元测试:
工作原理
第7节中使用add_subdirectory限制范围,将从下往上讨论CMake结构,从定义每个库的单个CMakeLists.txt文件开始,比如src/evolution/CMakeLists.txt:
这些独立的CMakeLists.txt文件定义了源文件的库,遵循与前两个示例相同的方式:开发或维护人员可以对其中文件分而治之。
首先用add_library定义库名,然后定义它的源和包含目录,以及它们的目标可见性。这种情况下,因为它们的模块接口是在库之外访问,所以ancestors.f90和evolution.f90都是PUBLIC,而模块接口empty.f90不能在文件之外访问,因此将其标记为PRIVATE。
向上移动一层,库在src/CMakeLists.txt中封装:
这个文件在主CMakeLists.txt中被引用。这意味着我们使用CMakeLists.txt文件(使用add_subdirectory添加)构建项目。正如第7节中讨论的,使用add_subdirectory限制范围,这种方法可以扩展到更大型的项目,而不需要在多个目录之间的全局变量中携带源文件列表,还可以隔离范围和名称空间。
将这个Fortran示例与C++版本(第7节)进行比较,我们可以注意到,在Fortran的情况下,相对的CMake工作量比较小;我们不需要使用target_include_directory,因为没有头文件,接口是通过生成的Fortran模块文件进行通信。另外,我们既不需要担心target_sources中列出的源文件的顺序,也不需要在库之间强制执行任何显式依赖关系。CMake能够从源文件依赖项推断Fortran模块依赖项。使用target_sources与PRIVATE和PUBLIC资源结合使用,以紧凑和健壮的方式表示接口。
更多信息
这个示例中,我们没有指定应该放置Fortran模块文件的目录,并且保持了这个透明。模块文件的位置可以通过设置CMAKE_Fortran_MODULE_DIRECTORY变量来指定。注意,也可以将其设置为Fortran_MODULE_DIRECTORY,从而实现更好的控制。详细可见:https://cmake.org/cmake/help/v3.5/prop_tgt/Fortran_MODULE_DIRECTORY.html
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