cmake 同时生成共享库so及可执行文件的工程配置

牛andmore牛2024-08-07 10:53

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1、使用cmake生成共享库及调用该库的可执行文件

共享库文件.so，及调用该so的可执行文件，使用场景就是，so是用来提供给客户的，可执行文件是自己用来测试看so的效果的。

上代码。

这里是一个简单的C++项目的示例，它使用 CMake 来生成一个共享库（.so 文件）以及一个调用该共享库的可执行文件。

项目结构

MyProject/
├── CMakeLists.txt
├── lib/
│   ├── CMakeLists.txt
│   └── mylib.cpp
├── include/
│   └── mylib.h
└── app/
    ├── CMakeLists.txt
    └── main.cpp

顶层 CMakeLists.txt

cmake 复制代码 
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 项目信息
project(MyProject VERSION 1.0)

# 设置C++标准
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED True)

# 添加子目录
add_subdirectory(lib)
add_subdirectory(app)

lib/CMakeLists.txt

cmake 复制代码 
# 生成共享库
add_library(mylib SHARED mylib.cpp)

# 设置库的头文件路径
target_include_directories(mylib PUBLIC ${CMAKE_SOURCE_DIR}/include)

lib/mylib.cpp

cpp 复制代码 
#include "mylib.h"
#include <iostream>

void hello() {
    std::cout << "Hello from the library!" << std::endl;
}

include/mylib.h

cpp 复制代码 
#ifndef MYLIB_H
#define MYLIB_H

void hello();

#endif // MYLIB_H

app/CMakeLists.txt

cmake 复制代码 
# 添加可执行文件
add_executable(myapp main.cpp)

# 链接共享库
target_link_libraries(myapp PRIVATE mylib)

app/main.cpp

cpp 复制代码 
#include "mylib.h"

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

构建项目

  1. 创建并进入构建目录：

    sh 复制代码 
    mkdir build
cd build

  2. 生成构建文件：

    sh 复制代码 
    cmake ..

  3. 构建项目：

    sh 复制代码 
    make

这样，你将生成一个共享库 libmylib.so 以及一个调用该共享库的可执行文件 myapp。执行 myapp 时，它将输出 "Hello from the library!"。

整个项目通过使用 CMake 实现了生成共享库和调用该库的可执行文件的功能。你可以根据需要进一步扩展和调整这个项目的结构和内容。

关于生成链接库,public,private,interface的区别如下：

在 CMake 中，target_link_libraries 命令用于为目标添加库依赖项。PRIVATE 和 PUBLIC 是访问级别指示符，用于控制依赖关系传播的范围。它们的区别在于：

  1. PRIVATE：

    • 表示库的链接仅对当前目标可见，不会传播到依赖该目标的其他目标。
    • 仅当前目标需要知道所链接的库。

  2. PUBLIC：

    • 表示库的链接对当前目标和依赖当前目标的其他目标都可见。
    • 链接库不仅影响当前目标，还会传播到依赖该目标的其他目标。

  3. INTERFACE（虽然你没提到，但为了完整性也解释一下）：

    • 表示库的链接仅对依赖当前目标的其他目标可见，而不影响当前目标本身。
    • 当前目标不需要该库，但依赖当前目标的目标需要。

下面是一个简单的示例，演示这三者的区别：

cmake 复制代码 
# 顶层 CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(LinkLibrariesExample)

add_subdirectory(libA)
add_subdirectory(libB)
add_subdirectory(app)

libA/CMakeLists.txt

cmake 复制代码 
add_library(libA STATIC libA.cpp)
target_include_directories(libA PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include)

libA/libA.cpp

cpp 复制代码 
#include <iostream>
void funcA() {
    std::cout << "Function A" << std::endl;
}

libA/include/libA.h

cpp 复制代码 
#ifndef LIBA_H
#define LIBA_H

void funcA();

#endif // LIBA_H

libB/CMakeLists.txt

cmake 复制代码 
add_library(libB STATIC libB.cpp)
target_include_directories(libB PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include)
target_link_libraries(libB PUBLIC libA) # libB 依赖 libA

libB/libB.cpp

cpp 复制代码 
#include "libA.h"
#include <iostream>

void funcB() {
    funcA();
    std::cout << "Function B" << std::endl;
}

libB/include/libB.h

cpp 复制代码 
#ifndef LIBB_H
#define LIBB_H

void funcB();

#endif // LIBB_H

app/CMakeLists.txt

cmake 复制代码 
add_executable(myapp main.cpp)
target_link_libraries(myapp PRIVATE libB) # myapp 依赖 libB

app/main.cpp

cpp 复制代码 
#include "libB.h"

int main() {
    funcB();
    return 0;
}

在这个示例中：

  • libB 通过 target_link_libraries(libB PUBLIC libA) 明确表示 libA 对 libB 是公共依赖。因此，依赖 libB 的任何目标（如 myapp）也会自动链接 libA，并且可以访问 libA 的头文件和符号。

  • 如果 libB 通过 target_link_libraries(libB PRIVATE libA) 表示 libA 对 libB 是私有依赖，那么 myapp 不会自动链接 libA，也不能访问 libA 的符号。

  • 如果 libB 通过 target_link_libraries(libB INTERFACE libA) 表示 libA 对 libB 是接口依赖，那么 libB 本身不会链接 libA，但是任何依赖 libB 的目标（如 myapp）会自动链接 libA。

这种控制方式可以帮助更精确地管理依赖关系，避免不必要的库链接，确保编译和链接的效率。

2、包含保护

在 C++ 编程中，#ifndef、#define 和 #endif 常用于头文件的包含保护（include guard）。它们的作用是防止头文件被多次包含导致的重复定义问题。

具体解释

  1. #ifndef (if not defined)：

    • 该指令检查指定的宏是否未被定义。如果未定义，则处理后续的代码段。

  2. #define：

    • 该指令定义一个宏，通常在 #ifndef 之后使用，以确保后续包含同一个头文件时宏已经被定义，从而避免重复包含。

  3. #endif：

    • 该指令结束一个 #ifndef 或其他预处理条件。

包含保护示例

下面是一个包含保护的典型示例：

myheader.h
cpp 复制代码 
#ifndef MYHEADER_H
#define MYHEADER_H

// 头文件内容
void myFunction();

#endif // MYHEADER_H

工作原理

  1. 第一次包含 myheader.h 时：

    • #ifndef MYHEADER_H 检查 MYHEADER_H 是否未被定义。由于它尚未定义，条件为真。
    • #define MYHEADER_H 定义 MYHEADER_H，防止后续重复包含。
    • 包含头文件内容，定义 myFunction。

  2. 第二次及后续包含 myheader.h 时：

    • #ifndef MYHEADER_H 检查 MYHEADER_H 是否未被定义。由于它已被定义，条件为假。
    • 直接跳过头文件内容，避免重复定义。

实际效果

在代码中使用包含保护可以防止头文件重复包含引起的编译错误，例如重复定义函数、变量或类。以下是一个示例，演示头文件包含保护的实际效果：

main.cpp
cpp 复制代码 
#include "myheader.h"
#include "myheader.h" // 重复包含，但不会导致问题

int main() {
    myFunction();
    return 0;
}

在这个示例中，由于 myheader.h 使用了包含保护，尽管它被包含了两次，但编译器只会处理一次，不会出现重复定义的错误。

现代替代方案

C++20 引入了模块（modules），它提供了一种更现代化的头文件管理方式，可以从根本上避免这些问题。不过，包含保护仍然是目前广泛使用的解决方案，特别是在不支持模块的编译器和代码库中。

#pragma once 是一种用于防止头文件被多次包含的编译指示，它的作用与包含保护（include guard，即 #ifndef、#define、#endif 组合）类似，但更加简洁。

pragma once 的作用

当在一个头文件中使用 #pragma once 时，编译器会确保该头文件在一个编译单元中只会被处理一次，即使它被多次包含。这样可以防止重复定义的问题。

使用示例

myheader.h
cpp 复制代码 
#pragma once

// 头文件内容
void myFunction();

优缺点

优点：

  1. 简洁 ：#pragma once 使用起来比传统的包含保护更加简洁，没有定义宏的麻烦。
  2. 减少错误：避免了手动管理宏名称的错误，例如拼写错误或名称冲突。

缺点：

  1. 移植性 ：虽然大多数现代编译器都支持 #pragma once，但它不是 C++ 标准的一部分。在一些非常老旧或特定的编译器上可能不被支持。

兼容性

目前，几乎所有主流编译器（如 GCC、Clang 和 MSVC）都支持 #pragma once，因此在大多数情况下，它是一个安全且有效的选择。

对比示例

使用包含保护（include guard）
cpp 复制代码 
#ifndef MYHEADER_H
#define MYHEADER_H

// 头文件内容
void myFunction();

#endif // MYHEADER_H
使用 #pragma once
cpp 复制代码 
#pragma once

// 头文件内容
void myFunction();

总结

#pragma once 提供了一种简单有效的方式来防止头文件的重复包含。如果你确定你的编译器支持它，那么它是一个很好的选择。不过，如果你需要兼容非常老旧的编译器，包含保护（include guard）可能是更安全的选择。

3、指定共享库和可执行文件的保存路径

可以通过在 CMake 文件中设置适当的输出目录来指定生成的共享库（.so 文件）和可执行文件的保存位置。你可以使用 CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY 和 CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY 来分别设置共享库和可执行文件的输出目录。

以下是一个简单的 C++ 项目的 CMake 示例，它生成一个共享库（.so 文件）和一个可执行文件，并指定它们的保存位置。

项目结构

my_project/
├── CMakeLists.txt
├── src/
│   ├── main.cpp
│   └── mylib.cpp
├── include/
│   └── mylib.h
└── build/

CMakeLists.txt

cmake 复制代码 
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 项目信息
project(MyProject VERSION 0.1)

# 设置C++标准
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED True)

# 输出源路径和二进制路径
message(STATUS "src path: ${CMAKE_SOURCE_DIR}")
message(STATUS "binary path: ${CMAKE_BINARY_DIR}")

# 设置库文件和可执行文件的输出目录
set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY ${CMAKE_SOURCE_DIR}/lib)
set(CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY ${CMAKE_SOURCE_DIR}/bin)

message(STATUS "Library output path: ${CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY}")
message(STATUS "Executable output path: ${CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY}")

# 包含头文件目录
include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR}/include)

# 设置源文件列表
set(SRC_LIST
    src/mylib.cpp
)

# 添加共享库
add_library(mylib SHARED ${SRC_LIST})

# 设置可执行文件源文件
set(MAIN_SRC
    src/main.cpp
)

# 添加可执行文件
add_executable(my_executable ${MAIN_SRC})

# 链接共享库到可执行文件
target_link_libraries(my_executable PRIVATE mylib)

src/mylib.cpp

cpp 复制代码 
#include "mylib.h"
#include <iostream>

void myFunction() {
    std::cout << "Hello from myFunction!" << std::endl;
}

include/mylib.h

cpp 复制代码 
#pragma once

void myFunction();

src/main.cpp

cpp 复制代码 
#include "mylib.h"

int main() {
    myFunction();
    return 0;
}

构建项目

  1. 在项目根目录创建 build 目录并进入：

    sh 复制代码 
    mkdir build
cd build

  2. 运行 CMake 配置和生成：

    sh 复制代码 
    cmake ..
cmake --build .

结果

构建完成后，你将在 lib 目录下找到生成的共享库文件 libmylib.so，在 bin 目录下找到生成的可执行文件 my_executable。

4、多个源文件处理

如果项目的源文件分布在多个文件夹中，你可以使用 file(GLOB ...) 或 aux_source_directory 来收集这些文件夹中的源文件。

示例项目结构

my_project/
├── CMakeLists.txt
├── src/
│   ├── main.cpp
│   └── lib/
│       ├── mylib.cpp
│       └── anotherlib.cpp
├── include/
│   ├── mylib.h
│   └── anotherlib.h
└── build/

CMakeLists.txt

cmake 复制代码 
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 项目信息
project(MyProject VERSION 0.1)

# 设置C++标准
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED True)

# 输出源路径和二进制路径
message(STATUS "src path: ${CMAKE_SOURCE_DIR}")
message(STATUS "binary path: ${CMAKE_BINARY_DIR}")

# 设置库文件和可执行文件的输出目录
set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY ${CMAKE_SOURCE_DIR}/lib)
set(CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY ${CMAKE_SOURCE_DIR}/bin)

message(STATUS "Library output path: ${CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY}")
message(STATUS "Executable output path: ${CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY}")

# 包含头文件目录
include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR}/include)

# 使用 GLOB 收集源文件
file(GLOB_RECURSE LIB_SOURCES
    "${CMAKE_SOURCE_DIR}/src/lib/*.cpp"
)

# 设置源文件列表
set(SRC_LIST ${LIB_SOURCES})

# 添加共享库
add_library(mylib SHARED ${SRC_LIST})

# 设置可执行文件源文件
set(MAIN_SRC
    src/main.cpp
)

# 添加可执行文件
add_executable(my_executable ${MAIN_SRC})

# 链接共享库到可执行文件
target_link_libraries(my_executable PRIVATE mylib)

src/lib/mylib.cpp

cpp 复制代码 
#include "mylib.h"
#include <iostream>

void myFunction() {
    std::cout << "Hello from myFunction!" << std::endl;
}

include/mylib.h

cpp 复制代码 
#pragma once

void myFunction();

src/lib/anotherlib.cpp

cpp 复制代码 
#include "anotherlib.h"
#include <iostream>

void anotherFunction() {
    std::cout << "Hello from anotherFunction!" << std::endl;
}

include/anotherlib.h

cpp 复制代码 
#pragma once

void anotherFunction();

src/main.cpp

cpp 复制代码 
#include "mylib.h"
#include "anotherlib.h"

int main() {
    myFunction();
    anotherFunction();
    return 0;
}

构建项目

  1. 在项目根目录创建 build 目录并进入：

    sh 复制代码 
    mkdir build
cd build

  2. 运行 CMake 配置和生成：

    sh 复制代码 
    cmake ..
cmake --build .

结果

构建完成后，你将在 lib 目录下找到生成的共享库文件 libmylib.so，在 bin 目录下找到生成的可执行文件 my_executable。

这个方法使用了 file(GLOB_RECURSE ...) 来递归收集指定目录下的所有 .cpp 文件，你也可以根据需要调整目录路径和文件扩展名。

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