CMake构建系统详解：从目标定义到构建规范-优快云博客

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CMake构建系统详解：从目标定义到构建规范

CMake Mirror of CMake upstream repository 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/cm/CMake

概述

CMake作为现代跨平台构建工具，其核心在于构建系统的组织与管理。本文将深入解析CMake构建系统的核心概念，帮助开发者理解如何有效地组织项目结构、定义构建目标以及管理构建规范。

构建目标类型

CMake构建系统围绕"目标(target)"这一核心概念展开，主要分为以下几种类型：

可执行文件(Executables)

可执行文件是包含程序入口点(如main函数)的二进制程序。在CMake中通过add_executable命令定义：

add_executable(myapp main.cpp helper.cpp)

关键特性：

由链接器将多个目标文件链接而成
可链接静态库或动态库作为依赖
可作为自定义构建命令的执行程序

静态库(Static Libraries)

静态库是目标文件的归档集合，特点包括：

在链接阶段被合并到最终二进制中
每个使用静态库的二进制都会包含其副本
运行时不需要原始静态库文件

定义方式：

add_library(my_static_lib STATIC src1.cpp src2.cpp)

动态库(Shared Libraries)

动态库是独立的二进制模块，特点包括：

在运行时由动态加载器加载
多个程序可共享同一动态库实例
必须导出至少一个符号

定义方式：

add_library(my_shared_lib SHARED src1.cpp src2.cpp)

模块库(Module Libraries)

模块库是一种特殊类型的动态库：

不能被直接链接
设计为运行时动态加载(如通过dlopen)
常用于插件系统

定义方式：

add_library(my_plugin MODULE plugin.cpp)

对象库(Object Libraries)

对象库是中间构建产物：

仅包含编译后的目标文件(.o/.obj)
不进行归档或链接
可被其他目标复用

定义方式：

add_library(my_objs OBJECT src1.cpp src2.cpp)

目标间依赖关系

CMake通过target_link_libraries命令建立目标间的依赖关系：

add_library(core core.cpp)
add_executable(app main.cpp)
target_link_libraries(app PRIVATE core)

依赖关系的关键作用：

确定构建顺序
传递使用要求(usage requirements)
确保正确的链接行为

构建规范与使用要求

CMake目标的构建行为由两部分决定：

自身的构建规范(build specification)
依赖项传递的使用要求(usage requirements)

目标命令与作用域

CMake提供了一系列目标级命令来配置构建规范和使用要求，每个命令都支持三种作用域：

PRIVATE：仅影响当前目标的构建
INTERFACE：仅影响依赖此目标的其他目标
PUBLIC：同时影响当前目标和依赖目标

常用目标命令包括：

target_compile_definitions - 添加编译定义
target_compile_options - 添加编译选项
target_include_directories - 添加包含路径
target_link_libraries - 添加链接库
target_sources - 添加源文件

示例：

add_library(mylib src1.cpp)
target_compile_definitions(mylib
  PRIVATE BUILDING_MYLIB     # 仅mylib使用
  INTERFACE USING_MYLIB      # 仅依赖目标使用
  PUBLIC MYLIB_DEBUG=$<CONFIG:Debug>  # 两者都使用
)

构建规范属性

CMake目标的构建规范由一系列属性控制，主要分为编译属性和链接属性两大类。

编译属性

COMPILE_DEFINITIONS：编译定义(-D选项)
COMPILE_OPTIONS：编译选项
COMPILE_FEATURES：所需编译特性
INCLUDE_DIRECTORIES：包含路径
SOURCES：源文件列表

链接属性

LINK_LIBRARIES：链接库列表
LINK_DIRECTORIES：链接搜索路径
LINK_OPTIONS：链接器选项

高级主题

Apple框架支持

CMake为macOS/iOS提供了框架支持：

add_library(MyFramework SHARED MyFramework.cpp)
set_target_properties(MyFramework PROPERTIES
  FRAMEWORK TRUE
  FRAMEWORK_VERSION A
  MACOSX_FRAMEWORK_IDENTIFIER com.example.MyFramework
)