cmake教程4(find_package使用)

本文主要内容如下:
1. cmake find_package的基本原理
2. 如何编写自己的 cmake module模块
3. 使用cmake find_package 使用不同版本的opencv lib问题(opencv 安装在指定的目录,不是系统的目录)

1. cmake find_package的基本原理

当编译一个需要使用第三方库的软件时,我们需要知道:

去哪儿找头文件 .h对比GCC的 -I 参数
去哪儿找库文件 (.so/.dll/.lib/.dylib/…)对比GCC的 -L 参数
需要链接的库文件的名字对比GCC的 -l 参数

比如说,我们需要一个第三方库 curl,那么我们的 CMakeLists.txt 需要指定头文件目录,和库文件,类似:

include_directiories(/usr/include/curl)
target_link_libraries(myprogram path/curl.so)

如果借助于cmake提供的finder会怎么样呢?使用cmake的Modules目录下的FindCURL.cmake,相应的CMakeList.txt 文件:

find_package(CURL REQUIRED)
include_directories(${CURL_INCLUDE_DIR})
target_link_libraries(curltest ${CURL_LIBRARY})

那么cmake是如何查找的呢?

find_package()命令首先会在模块路径中寻找Find.cmake,这是查找库的一个典型方式。具体查找路径依次为CMake:变量${CMAKE_MODULE_PATH}中的所有目录。如果没有,然后再查看它自己的模块目录/share/cmake-x.y/Modules/$CMAKE_ROOT的具体值可以通过CMake中message命令输出)。这称为模块模式。

为了能支持各种常见的库和包,CMake自带了很多模块。可以通过命令 cmake –help-module-list (输入cmake –help,然后双击Tab会有命令提示)得到你的CMake支持的模块的列表: 直接查看模块路径。比如Ubuntu linux上,模块的路径是 ls /usr/share/cmake/Modules/:

ll -th /usr/share/cmake-3.5/Modules/
......
-rw-r--r--  1 root root  76K Sep 27  2016 FindBoost.cmake
-rw-r--r--  1 root root 2.7K Mar 24  2016 FindCoin3D.cmake
-rw-r--r--  1 root root  77K Mar 24  2016 FindCUDA.cmake
-rw-r--r--  1 root root 3.1K Mar 24  2016 FindCups.cmake
-rw-r--r--  1 root root 2.4K Mar 24  2016 FindCURL.cmake
........

让我们以bzip2库为例。CMake中有个 FindBZip2.cmake 模块。只要使用 find_package(BZip2) 调用这个模块,cmake会自动给一些变量赋值,然后就可以在CMake脚本中使用它们了。变量的列表可以查看cmake模块文件,或者使用命令:

root@xy:~/cmake_practice/cmake_build/build_demo10# cmake --help-module FindBZip2
FindBZip2
---------

Try to find BZip2

Once done this will define
::
BZIP2_FOUND - system has BZip2
BZIP2_INCLUDE_DIR - the BZip2 include directory
BZIP2_LIBRARIES - Link these to use BZip2
BZIP2_NEED_PREFIX - this is set if the functions are prefixed with BZ2_
BZIP2_VERSION_STRING - the version of BZip2 found (since CMake 2.8.8)

cmake 会将路径赋值给对应的变量,我们以curl的cmake为例,其部分内容如下:


find_path(CURL_INCLUDE_DIR NAMES curl/curl.h)
mark_as_advanced(CURL_INCLUDE_DIR)

# Look for the library (sorted from most current/relevant entry to least).
find_library(CURL_LIBRARY NAMES
        curl
        # Windows MSVC prebuilts:
        curllib
        libcurl_imp
        curllib_static
        # Windows older "Win32 - MSVC" prebuilts (libcurl.lib, e.g. libcurl-7.15.5-win32-msvc.zip):
        libcurl
        )

比如一个使用bzip2的简单程序,编译器需要知道 bzlib.h 的位置,链接器需要找到bzip2库(动态链接的话,Unix上是 libbz2.so 类似的文件,Windows上是 libbz2.dll )

project(helloworld)
add_executable(helloworld hello.c)
find_package (BZip2)
if (BZIP2_FOUND)
    include_directories(${BZIP_INCLUDE_DIRS})
    target_link_libraries (helloworld ${BZIP2_LIBRARIES})
endif (BZIP2_FOUND)

2. 如何编写自己的 cmake module模块

下面以工程demo9为示例, 项目目录结构如下:

├── cmake
│   └── FindDEMO9LIB.cmake
├── CMakeLists.txt
├── demo9.cpp
├── demo9.h
└── demo9_main.cpp

其中demo9.h和demo9.cpp生成lib, demo9_main.cpp link对应的lib生成可执行文件

文件内容如下:

//=========================demo9.h===================
#ifndef PROJECT_DEMO9_H
#define PROJECT_DEMO9_H

namespace demo9{
    void print_demo9();
}

#endif //PROJECT_DEMO3_H_H


//======================demo9.cpp==================
#include "demo9.h"
#include <iostream>

namespace demo9{
    void print_demo9(){
        std::cout<<"this is demo9"<<std::endl;
    }
}

//======================demo9_main.cpp==================

#include "demo9.h"

int main(){
    demo9::print_demo9();
    return 0;
}

首先我们使用demo9.h and demo9.cpp 生成静态lib,并安装:

-- Installing: /usr/local/demo9/lib/libdemo9_lib.a
-- Installing: /usr/local/demo9/include/demo9.h

FindDEMO9LIB.cmake的内容如下(精简版本):

# 辅助输出信息
message("now using FindDEMO9LIB.cmake find demo9 lib")

# 将demo9.h文件路径赋值给DEMO9LIB_INCLUDE_DIR
FIND_PATH(DEMO9LIB_INCLUDE_DIR demo9.h /usr/include/demo9/
        /usr/local/demo9/include/)
message("./h dir ${DEMO9LIB_INCLUDE_DIR}")

# 将libdemo9_lib.a文件路径赋值给DEMO9LIB_LIBRARY
FIND_LIBRARY(DEMO9LIB_LIBRARY libdemo9_lib.a /usr/local/demo9/lib/)
message("lib dir: ${DEMO9LIB_LIBRARY}")

if(DEMO9LIB_INCLUDE_DIR AND DEMO9LIB_LIBRARY)
    # 设置变量结果
    set(DEMO9LIB_FOUND TRUE)
endif(DEMO9LIB_INCLUDE_DIR AND DEMO9LIB_LIBRARY)

主CMakeLists.txt内容如下:

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)

project(demo9)

# create libdemo9_lib.a
set(SRC_LIB demo9.cpp)
add_library(demo9_lib STATIC ${SRC_LIB})

# install it
install(TARGETS demo9_lib DESTINATION demo9/lib)
install(FILES demo9.h DESTINATION demo9/include)

# create demo9_main exectuable
set(SRC_EXE demo9_main.cpp)

# set demo9_lib cmake module path
set(CMAKE_MODULE_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/cmake)
message("cmake_module_path: ${CMAKE_MODULE_PATH}")
find_package(DEMO9LIB)

if(DEMO9LIB_FOUND)
    add_executable(demo9_main ${SRC_EXE})
    message("found demo9 ${DEMO9LIB_INCLUDE_DIR} ${DEMO9LIB_LIBRARY}")
    include_directories(${DEMO9LIB_INCLUDE_DIR})
    target_link_libraries(demo9_main ${DEMO9LIB_LIBRARY})
else()
    message("not found DEMO9LIB_FOUND")
endif(DEMO9LIB_FOUND)

编译输出信息如下:

root@xy:~/cmake_practice/cmake_build/build_demo9# cmake ../../cmake_tuorial/demo9/
cmake_module_path: /home/xy/cmake_practice/cmake_tuorial/demo9/cmake
now using FindDEMO9LIB.cmake find demo9 lib
./h dir /usr/local/demo9/include
lib dir: /usr/local/demo9/lib/libdemo9_lib.a
found demo9 /usr/local/demo9/include /usr/local/demo9/lib/libdemo9_lib.a

make

root@xy:~/cmake_practice/cmake_build/build_demo9# make -j10
cmake_module_path: /home/xy/cmake_practice/cmake_tuorial/demo9/cmake
now using FindDEMO9LIB.cmake find demo9 lib
./h dir /usr/local/demo9/include
lib dir: /usr/local/demo9/lib/libdemo9_lib.a
found demo9 /usr/local/demo9/include /usr/local/demo9/lib/libdemo9_lib.a
-- Configuring done
.......................................

运行:

root@xy:~/cmake_practice/cmake_build/build_demo9# ./demo9_main 
this is demo9

3. 使用cmake find_package 使用不同版本的opencv lib问题(opencv 安装在指定的目录,不是系统的目录)

下面在给出一个opencv的示例,opencv3.1安装在/home/xy/opencv3.1_install/lib/目录下(可以参考这篇英文blog安装)。

最终安装完成会有对应的cmake文件,查看如下:

xy@xy:~/opencv_demo/demo1$ ll -th ~/opencv3.1_install/lib/share/OpenCV/
total 60K
drwxrwxr-x 5 xy xy 4.0K May 28 19:00 ./
......
-rw-r--r-- 1 xy xy  16K May 28 18:56 OpenCVConfig.cmake
-rw-r--r-- 1 xy xy  418 May 28 18:56 OpenCVConfig-version.cmake
-rw-r--r-- 1 xy xy 4.5K May 28 18:56 OpenCVModules.cmake
-rw-r--r-- 1 xy xy  11K May 28 18:56 OpenCVModules-release.cmake

测试代码如下:

#include <stdio.h>
#include "opencv2/opencv.hpp"
#include<iostream>
using namespace std;
using namespace cv;
int main(int argc, char** argv )
{

    cout << "OpenCV version : " << CV_VERSION << endl;
    cout << "Major version : " << CV_MAJOR_VERSION << endl;
    cout << "Minor version : " << CV_MINOR_VERSION << endl;

    if ( argc != 2 )
    {
        printf("usage: DisplayImage.out <Image_Path>\n");
        return -1;
    }
    Mat image;
    image = imread( argv[1], 1 );
    if ( !image.data )
    {
        printf("No image data \n");
        return -1;
    }
    cout<<image.size()<<endl;
    cout<<image.size().width<<endl;
    cout<<image.size().height<<endl;
    namedWindow("Display Image", WINDOW_AUTOSIZE );
    imshow("Display Image", image);
    waitKey(0);
    return 0;
}

对应的cmake 如下:

cmake_minimum_required(VERSION 3.5.0)
project(demo1)
//set cmake module path
set(CMAKE_MODULE_PATH ${CMAKE_MODULE_PATH}  
                          "~/opencv3.1_install/lib/share/OpenCV/"
)

find_package( OpenCV 3.1.0 REQUIRED )
include_directories( ${OpenCV_INCLUDE_DIRS} )
message("OpenCV_INCLUDE_DIRS: ${OpenCV_INCLUDE_DIRS}")
message("OpenCV_LIBS: ${OpenCV_LIBS}")
add_executable( demo1 demo.cpp )
target_link_libraries( demo1 ${OpenCV_LIBS} )

cmake build输出如下:

xy@xy:~/opencv_demo/demo1$ cmake .
OpenCV_INCLUDE_DIRS: /home/xy/opencv3.1_install/lib/include/opencv;/home/xy/opencv3.1_install/lib/include
OpenCV_LIBS: opencv_videostab;opencv_videoio;.....

程序运行如下:

这里写图片描述

<think>好的,我现在需要解释CMake中的find_package函数的功能。首先,我应该回忆一下自己对CMake的了解,以及find_package在项目构建中的作用。 用户可能想知道find_package的基本用途,比如它如何帮助找到外部库。我应该从为什么需要这个函数开始解释,比如在编译依赖第三方库的项目时,如何定位这些库的头文件和链接库。 然后,我需要说明find_package的两种模式:模块模式(Module)和配置模式(Config)。模块模式下查找Find<PackageName>.cmake文件,而配置模式则查找<PackageName>Config.cmake文件。需要解释两者的区别和应用场景,比如当库提供CMake支持时使用配置模式,否则使用模块模式或自定义查找。 接下来,应该提到该函数如何设置变量,例如<PackageName>_FOUND、<PackageName>_INCLUDE_DIRS和<PackageName>_LIBRARIES。这些变量对后续的target_include_directories和target_link_libraries很重要,需要举例说明如何使用这些变量。 可能还需要提到一些常用参数,比如REQUIRED来指定必需依赖,QUIET减少输出,以及COMPONENTS指定需要的组件。例如,查找Boost时需要指定组件如filesystem和system。 此外,需要提醒用户可能遇到的问题,比如找不到包时的错误,以及如何通过设置CMAKE_PREFIX_PATH或<PackageName>_DIR来帮助CMake定位。 最后,总结find_package的作用,强调它如何简化依赖管理,提升项目的可移植性。可能给出一个完整的例子,展示从find_package到链接库的整个过程,帮助用户更好地理解。 需要确保使用中文,结构清晰,分步骤解释,避免技术术语过于晦涩。同时,按照系统级指令,数学表达式用$...$格式,但这里可能用不上,不过如果有涉及变量名或代码,用反引号包裹。另外,确保LaTeX语法正确,但当前问题可能不涉及数学公式。需要检查是否符合所有格式要求,比如独立公式单独成段,但这里可能不需要。</think>在 CMake 中,`find_package` 是一个关键函数,用于**查找并加载外部依赖库的配置信息**,从而简化项目的构建过程。其核心功能和使用场景如下: --- ### 核心功能分步解析 1. **自动定位依赖库** 当项目依赖第三方库(如 OpenCV、Boost 或 Qt)时,`find_package` 会按以下顺序搜索: - **模块模式 (Module Mode)** 查找名为 `Find<PackageName>.cmake` 的 CMake 内置脚本(位于 `CMAKE_MODULE_PATH`)。例如 `FindOpenSSL.cmake`。 - **配置模式 (Config Mode)** 查找由库自身提供的 `<PackageName>Config.cmake` 或 `<lowercase-package-name>-config.cmake`(位于标准安装路径或用户指定的 `CMAKE_PREFIX_PATH`)。 2. **设置关键变量** 成功找到库后,`find_package` 会定义以下变量供后续使用: - `PackageName_FOUND`: 标记是否找到库 - `PackageName_INCLUDE_DIRS`: 头文件路径 - `PackageName_LIBRARIES`: 库文件路径 - `PackageName_VERSION`: 版本信息 3. **支持组件与可选依赖** 通过 `COMPONENTS` 参数指定需要的子模块(例如 Boost 的 filesystem 或 system 组件): ```cmake find_package(Boost REQUIRED COMPONENTS filesystem system) ``` --- ### 典型使用示例 ```cmake # 查找 OpenCV 库,REQUIRED 表示必须找到 find_package(OpenCV REQUIRED) # 将找到的头文件路径添加到目标 target_include_directories(my_target PRIVATE ${OpenCV_INCLUDE_DIRS}) # 将库文件链接到目标 target_link_libraries(my_target PRIVATE ${OpenCV_LIBRARIES}) ``` --- ### 常见参数说明 | 参数 | 作用 | |--------------|----------------------------------------------------------------------| | `REQUIRED` | 强制依赖:未找到库时报错并终止构建 | | `QUIET` | 静默模式:不输出冗余信息 | | `COMPONENTS` | 指定需要加载的库组件(如 `find_package(Qt5 COMPONENTS Core Gui Widgets)`) | --- ### 调试与常见问题 - **找不到库?** 设置 `CMAKE_PREFIX_PATH` 指定库的安装根目录: ```cmake set(CMAKE_PREFIX_PATH "/path/to/your/library") ``` 或直接设置 `<PackageName>_DIR` 指向包含 `Config.cmake` 的目录: ```cmake set(OpenCV_DIR "/opt/opencv4/lib/cmake/opencv4") ``` - **版本控制** 通过 `find_package(PackageName [major.minor] EXACT)` 指定精确版本。 --- ### 总结 `find_package` 的核心价值在于**解耦项目与依赖库的物理路径**,通过标准化接口实现跨平台兼容。它大幅提升了 CMake 项目的可维护性,使得依赖管理更加灵活和自动化。
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