cmake制作动态库、静态库并使用

原创 已于 2025-06-10 20:27:41 修改 · 1.3k 阅读 · 25 ·
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#c++ #cmake

于 2025-06-10 20:11:52 首次发布

cmake制作静态库、动态库

有些时候我们编写的源代码并不需要将他们编译生成可执行程序，而是生成一些静态库或动态库提供给第三方使用，下面来讲解在cmake中生成这两类库文件的方法。

制作静态库

在cmake中，如果要制作静态库，需要使用的命令如下：

add_library(库名称 STATIC 源文件1 [源文件2] ...) 

在Linux中，静态库名字分为三部分：lib+库名字+.a，此处只需要指定出库的名字就可以了，另外两部分在生成该文件的时候会自动填充。在Windows中虽然库名和Linux格式不同，但也只需指定出名字即可。

下面有一个目录，需要将src目录中的源文件编译成静态库，然后再使用：

.
├── bin
├── build
├── CMakeLists.txt
├── include
│   └── head.h
├── lib
├── main.cpp
└── src
    ├── add.cpp
    ├── div.cpp
    ├── mult.cpp
    └── sub.cpp

根据上面的目录结构，可以这样编写CMakeLists.txt文件:

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(CALC)
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/include)
file(GLOB SRC_LIST "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/*.cpp")
add_library(calc STATIC ${SRC_LIST})

这样最终就会生成对应的静态库文件libcalc.a

制作动态库

在cmake中，如果要制作动态库，需要使用的命令如下：

add_library(库名称 SHARED 源文件1 [源文件2] ...)

在Linux中，动态库名字分为三部分：lib+库名字+.so，此处只需要指定出库的名字就可以了，另外两部分在生成该文件的时候会自动填充。

根据上面的目录结构，可以这样编写CMakeLists.txt文件:

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(CALC)
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/include)
file(GLOB SRC_LIST "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/*.cpp")
add_library(calc SHARED ${SRC_LIST})

指定库输出的路径

方式1 - 适用于动态库

对于生成的库文件来说和可执行程序一样都可以指定输出路径。由于在Linux下生成的动态库默认是有执行权限的，所以可以按照生成可执行程序的方式去指定它生成的目录：

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(CALC)
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/include)
file(GLOB SRC_LIST "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/*.cpp")
# 设置动态库生成路径
set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib)
add_library(calc SHARED ${SRC_LIST})

对于这种方式来说，其实就是通过set命令给EXECUTABLE_OUTPUT_PATH宏设置了一个路径，这个路径就是可执行文件生成的路径。

方式2 - 都适用

由于在Linux下生成的静态库默认不具有可执行权限，所以在指定静态库生成的路径的时候就不能使用EXECUTABLE_OUTPUT_PATH宏了，而应该使用LIBRARY_OUTPUT_PATH，这个宏对应静态库文件和动态库文件都适用。

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(CALC)
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/include)
file(GLOB SRC_LIST "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/*.cpp")
# 设置动态库/静态库生成路径
set(LIBRARY_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib)
# 生成动态库
#add_library(calc SHARED ${SRC_LIST})
# 生成静态库
add_library(calc STATIC ${SRC_LIST})

链接库文件

链接静态库

src
├── add.cpp
├── div.cpp
├── main.cpp
├── mult.cpp
└── sub.cpp

现在我们把上面src目录中的add.cpp、div.cpp、mult.cpp、sub.cpp编译成一个静态库文件libcalc.a。通过命令制作并使用静态链接库，在cmake中，链接静态库的命令如下：

link_libraries(<static lib> [<static lib>...])

用于设置全局链接库，这些库会链接到之后定义的所有目标上。

  • 参数1：指定出要链接的静态库的名字，可以是全名 libxxx.a，也可以是掐头（lib）去尾（.a）之后的名字 xxx
  • 参数2-N：要链接的其它静态库的名字

如果该静态库不是系统提供的（自己制作或者使用第三方提供的静态库）可能出现静态库找不到的情况，此时可以将静态库的路径也指定出来：

link_directories(<lib path>)

这样，修改之后的CMakeLists.txt文件内容如下:

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(CALC)
# 搜索指定目录下源文件
file(GLOB SRC_LIST ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/*.cpp)
# 包含头文件路径
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/include)
# 包含静态库路径
link_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib)
# 链接静态库
link_libraries(calc)
add_executable(app ${SRC_LIST})

链接动态库

        在程序编写过程中，除了在项目中引入静态库，好多时候也会使用一些标准的或者第三方提供的一些动态库，关于动态库的制作、使用以及在内存中的加载方式和静态库都是不同的，在此不再过多赘述。在cmake中链接动态库的命令如下:

cmake
target_link_libraries(
    <target> 
    <PRIVATE|PUBLIC|INTERFACE> <item>... 
    [<PRIVATE|PUBLIC|INTERFACE> <item>...]...)

用于指定一个目标（如可执行文件或库）在编译时需要链接哪些库。它支持指定库的名称、路径以及链接库的顺序。

  • target：指定要加载的库的文件的名字

    • 该文件可能是一个源文件

    • 该文件可能是一个动态库/静态库文件

    • 该文件可能是一个可执行文件

  • PRIVATE|PUBLIC|INTERFACE：动态库的访问权限，默认为PUBLIC

    • 如果各个动态库之间没有依赖关系，无需做任何设置，三者没有没有区别，一般无需指定，使用默认的 PUBLIC 即可。

    • 动态库的链接具有传递性，如果动态库 A 链接了动态库B、C，动态库D链接了动态库A，此时动态库D相当于也链接了动态库B、C，并可以使用动态库B、C中定义的方法。

      target_link_libraries(A B C)
target_link_libraries(D A)

      • PUBLIC：在public后面的库会被Link到前面的target中，并且里面的符号也会被导出，提供给第三方使用。

      • PRIVATE：在private后面的库仅被link到前面的target中，并且终结掉，第三方不能感知你调了啥库。

      • INTERFACE：在interface后面引入的库不会被链接到前面的target中，只会导出符号。

链接系统动态库

动态库的链接和静态库是完全不同的：

  • 静态库会在生成可执行程序的链接阶段被打包到可执行程序中，所以可执行程序启动，静态库就被加载到内存中了。

  • 动态库在生成可执行程序的链接阶段不会被打包到可执行程序中，当可执行程序被启动并且调用了动态库中的函数的时候，动态库才会被加载到内存

因此，在cmake中指定要链接的动态库的时候，应该将命令写到生成了可执行文件之后：

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(TEST)
file(GLOB SRC_LIST ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/*.cpp)
# 添加并指定最终生成的可执行程序名
add_executable(app ${SRC_LIST})
# 指定可执行程序要链接的动态库名字
target_link_libraries(app pthread)

在target_link_libraries(app pthread)中：

  • app: 对应的是最终生成的可执行程序的名字

  • pthread：这是可执行程序要加载的动态库，这个库是系统提供的线程库，全名为libpthread.so，在指定的时候一般会掐头（lib）去尾（.so）。

链接第三方动态库

现在，自己生成了一个动态库libcalc.so，需要在cmake上进行链接，假设在测试文件main.cpp中既使用了自己制作的动态库libcalc.so又使用了系统提供的线程库，此时CMakeLists.txt文件可以这样写：

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(TEST)
file(GLOB SRC_LIST ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/*.cpp)
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/include)
add_executable(app ${SRC_LIST})
target_link_libraries(app pthread calc)

在第六行中，pthread、calc都是可执行程序app要链接的动态库的名字。当可执行程序app生成之后并执行该文件，会提示有如下错误信息：

./app 
./app: error while loading shared libraries: libcalc.so: cannot open shared object file: No such file or directory

这是因为可执行程序启动之后，去加载calc这个动态库，但是不知道这个动态库被放到了什么位置，所以就加载失败了，在 CMake 中可以在生成可执行程序之前，通过命令指定出要链接的动态库的位置，指定静态库位置使用的也是这个命令：

link_directories(path)

所以修改之后的CMakeLists.txt文件应该是这样的：

cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(TEST)
file(GLOB SRC_LIST ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/*.cpp)
# 指定源文件或者动态库对应的头文件路径
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/include)
# 指定要链接的动态库的路径
link_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib)
# 添加并生成一个可执行程序
add_executable(app ${SRC_LIST})
# 指定要链接的动态库
target_link_libraries(app pthread calc)

通过link_directories指定了动态库的路径之后，在执行生成的可执行程序的时候，就不会出现找不到动态库的问题了。

总结：

温馨提示：target_link_libraries 和 link_libraries 是 CMake 中用于链接库的两个命令，都可以用于链接动态库和静态库，但它们的使用场景和功能有所不同。下面是关于二者的总结：

target_link_libraries

  • 功能: target_link_libraries 用于指定一个目标（如可执行文件或库）在编译时需要链接哪些库。它支持指定库的名称、路径以及链接库的顺序。

  • 语法:

    target_link_libraries(target_name [item1 [item2 [...]]]
                         [<debug|optimized|general> <lib1> [<lib2> [...]]])

  • 优点:

    • 更精确地控制目标的链接库。

    • 可以指定库的不同链接条件（如调试版本、发布版本）。

    • 支持多个目标和多个库之间的复杂关系。

    • 更加灵活和易于维护，特别是在大型项目中。

  • 示例:

    add_executable(my_executable main.cpp)
    target_link_libraries(my_executable PRIVATE my_dynamic_library)

link_libraries

  • 功能: link_libraries 用于设置全局链接库，这些库会链接到之后定义的所有目标上。它会影响所有的目标，适用于全局设置，但不如 target_link_libraries 精确。

  • 语法:

    link_libraries(lib1 lib2 [...])

  • 缺点:

    • 缺乏针对具体目标的控制，不适合复杂的项目结构。

    • 容易导致意外的依赖关系，因为它对所有目标都生效。

    • 一旦设置，全局影响可能导致难以追踪的链接问题。

  • 示例:

    link_libraries(my_static_library)
    add_executable(my_executable main.cpp)

总结

  • target_link_libraries 是更推荐的方式，因为它允许更精确的控制和管理链接库的依赖，特别是在大型项目中，它能够避免全局设置可能带来的问题。

  • link_libraries 虽然简单，但在复杂的项目中可能会导致意外的问题，通常适用于简单的项目或临时设置。

建议在 CMake 项目中优先使用 target_link_libraries。

完整demo演示

资源链接：

https://download.youkuaiyun.com/download/qq_44729609/90974783

https://download.youkuaiyun.com/download/qq_44729609/90974782

注明：     

        此博客参考爱编程的大丙技术博客，原文链接  CMake 保姆级教程（上） | 爱编程的大丙       B站上有该博主的完整教程示例，可搜索参考

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