炸裂！C++23 模块与 CMake 碰撞出的新特效编程魔法

炸裂！C++23 模块与 CMake 碰撞出的新特效编程魔法

解决 CLion 中 import std 无法识别导航的问题

Boost 库使用 Clang LLVM编译器的编译方法

使用 C++20 Modules 导入 Boost 模块的方法

引言

在 C++ 的浩瀚编程宇宙里，C++23 宛如一颗耀眼新星，它在 C++20 模块特性的基础上，又进一步释放出了令人惊叹的能量，带来更高效的编译体验和更清晰的代码组织方式。而 CMake 这位跨平台构建的“魔法大师”，能与 Clang、MSVC 等编译器携手，共同为开发者打造出一个梦幻般的编程世界。接下来，就让我们一同揭开在 CMake 项目中使用 C++23 模块的神秘面纱，领略其中关键配置与代码示例的独特魅力。

环境准备

在开启这场编程冒险之前，你得先确保自己的“装备”齐全：

1. 编译器：
   • Clang：需使用 Clang 17 及以上版本以及ninja 1.11.1版本
   • MSVC：要使用 MSVC 的最新版本
2. CMake：CMake 版本得在 3.30 及以上

CMake 关键配置

1. 启用 C++23 模块支持（编译器适配）

if (CMAKE_CXX_COMPILER_ID STREQUAL "Clang" AND CMAKE_CXX_COMPILER_VERSION VERSION_GREATER_EQUAL 17)
    set(CMAKE_EXPERIMENTAL_CXX_IMPORT_STD "0e5b6991-d74f-4b3d-a41c-cf096e0b2508")
    set(CMAKE_CXX_MODULE_STD ON)
    set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -stdlib=libc++")
elseif (CMAKE_CXX_COMPILER_ID STREQUAL "MSVC")
    # MSVC 最新版本对 C++23 模块的相关设置，目前 MSVC 可能不需要特定 UUID 及类似 Clang 的部分设置
    set(CMAKE_CXX_MODULE_STD ON)
endif()

这里运用 if - elseif 语句进行精准判断，就像一位精明的探险家在选择正确的道路。要是你使用的是 Clang 编译器，并且版本大于等于 17，就可以开启特定的设置。CMAKE_EXPERIMENTAL_CXX_IMPORT_STD 就像是一把神奇的钥匙，能帮你打开标准库模块的大门；CMAKE_CXX_MODULE_STD 开启了 C++ 标准库模块的支持，如同为你的飞船启动了强大的引擎；CMAKE_CXX_FLAGS 添加 -stdlib=libc++ 标志，指定使用 libc++ 标准库，这在使用 import std 时可是必不可少的魔法咒语。而对于 MSVC 最新版本，开启 CMAKE_CXX_MODULE_STD 即可开启标准库模块支持。

2. 通用设置

set(CMAKE_CXX_STANDARD 23)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED YES)
set(CMAKE_CXX_SCAN_FOR_MODULES ON)
set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS ON)
set(CMAKE_CXX_EXTENSIONS ON)

• CMAKE_CXX_STANDARD：指定使用 C++23 标准
• CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED：确保项目必须使用指定的 C++ 标准进行编译
• CMAKE_CXX_SCAN_FOR_MODULES：开启模块扫描功能
• CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS：导出编译命令，方便其他工具（如 IDE）使用
• CMAKE_CXX_EXTENSIONS：开启编译器扩展，目前在使用 import std 时这是必需的

3. 设置模块代码

target_sources(asio_blog
        PUBLIC
        FILE_SET core_cxx_modules TYPE CXX_MODULES FILES
        ${MODULES_FILES}
)

• target_sources 这个神奇的指令，用于为目标 asio_blog 添加源文件。这里使用 FILE_SET 指定了一个名为 core_cxx_modules 的 C++ 模块文件集，TYPE CXX_MODULES 明确这些文件是 C++ 模块文件，${MODULES_FILES} 是包含模块文件路径的变量，就像是把一颗颗璀璨的宝石收集到一起，组成一个强大的魔法阵。

4. 分离模块生成与编译

set_property(TARGET asio_blog PROPERTY
        CXX_MODULE_GENERATION_MODE "SEPARATE"
)

• set_property 为目标 asio_blog 设置属性。CXX_MODULE_GENERATION_MODE "SEPARATE" 表示采用分离模式生成模块，这种模式下模块的生成和编译是分开进行的，就像是把复杂的魔法仪式拆分成不同的步骤，有助于提高编译效率，让你的编程魔法施展得更加迅速。

完整 CMakeLists.txt 示例

cmake_minimum_required(VERSION 3.30)
project(AsioBlogProject)

# 启用 C++23 模块支持（编译器适配）
if (CMAKE_CXX_COMPILER_ID STREQUAL "Clang" AND CMAKE_CXX_COMPILER_VERSION VERSION_GREATER_EQUAL 17)
    set(CMAKE_EXPERIMENTAL_CXX_IMPORT_STD "0e5b6991-d74f-4b3d-a41c-cf096e0b2508")
    set(CMAKE_CXX_MODULE_STD ON)
    set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -stdlib=libc++")
elseif (CMAKE_CXX_COMPILER_ID STREQUAL "MSVC")
    set(CMAKE_CXX_MODULE_STD ON)
endif()

# 通用设置
set(CMAKE_CXX_STANDARD 23)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED YES)
set(CMAKE_CXX_SCAN_FOR_MODULES ON)
set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS ON)
set(CMAKE_CXX_EXTENSIONS ON)

# 定义模块文件列表
set(MODULES_FILES
    module1.cppm
    module2.cppm
)

# 添加可执行目标
add_executable(asio_blog main.cpp)

# 设置模块代码
target_sources(asio_blog
        PUBLIC
        FILE_SET core_cxx_modules TYPE CXX_MODULES FILES
        ${MODULES_FILES}
)

# 分离模块生成与编译
set_property(TARGET asio_blog PROPERTY
        CXX_MODULE_GENERATION_MODE "SEPARATE"
)

C++ 模块代码示例

模块文件 module1.cppm

export module module1;
import std;

export namespace module1_ns {
    void hello() {
        std::cout << "Hello from module1!" << std::endl;
    }
}

主文件 main.cpp

import module1;
import std;

int main() {
    module1_ns::hello();
    return 0;
}

编译和运行项目

Clang 编译

在项目根目录下，执行以下命令进行编译和运行：

mkdir build
cd build
cmake -DCMAKE_CXX_COMPILER=clang++ ..
cmake --build .
./asio_blog

MSVC 编译

若使用 MSVC，在项目根目录下，打开开发人员命令提示符，执行以下命令：

mkdir build
cd build
cmake -G "Visual Studio XX" ..
cmake --build . --config Release
Debug\asio_blog.exe  # 根据实际配置选择 Debug 或 Release 目录下的可执行文件

总结

通过以上步骤，你就能在 CMake 项目中轻松使用 C++23 模块，无论是 Clang 还是 MSVC 最新版本编译器都能完美适配，感受它们碰撞出的编程新特效。合理运用 CMake 的相关配置和 C++23 模块特性，能显著提高项目的编译效率和代码的可维护性。如果你想了解更多关于 CMake 中 import std 的信息，可以参考 CMake 官方博客：https://www.kitware.com/import-std-in-cmake-3-30/。希望你能在这场编程冒险中收获满满，创造出属于自己的编程奇迹！