CMake 全流程开发实战：从零开始掌握C++项目构建、测试到一键分发的完整解决方案

本篇摘要

CMake是跨平台构建系统的核心工具。本文详解其安装、基础命令使用，涵盖项目构建、测试执行、安装部署及打包分发全流程。通过实战演示，助你快速掌握现代C++项目工程化管理的关键技能。

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本篇主题： CMake从0到完成编写并打包简单介绍

制作日期： 2025.09.12

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一.CMake简介

什么是 CMake？

CMake(中大型项目常用）是一个开源的、跨平台的构建系统生成器 。它本身并不直接编译代码，而是根据一套统一的规则（CMakeLists.txt 文件）来生成不同平台和编译器所需的本地构建文件（如 Unix/Linux 上的 Makefile 或 Windows 上的 Visual Studio 项目文件），从而实现对项目的构建和管理。

为什么需要 CMake？

解决跨平台构建难题

传统方式： 同一份源代码，在 Linux 平台需要手动编写复杂的 Makefile ，而在 Windows 平台则需要手动配置 Visual Studio 的工程属性。这个过程繁琐、易错且难以维护。
CMake 方式： 开发者只需编写一次 CMakeLists.txt 配置文件，CMake 就能自动为不同平台生成对应的本地构建文件（如为 Linux 生成 Makefile，为 Windows 生成 .sln 解决方案）。真正实现了 "一次编写，到处构建" 。

构建方式	Linux 平台	Windows 平台
传统方式	手写 Makefile	手动配置 VS 工程属性
CMake方式	`cmake ..` ---> Makefile	`cmake ..` ---> .sln 解决方案

强大的工程管理能力

语法简单易上手： 相比直接写 Makefile，CMake 的语法更清晰、直观，学习成本更低，表达能力强。
功能强大： 支持复杂的大型项目构建，可以轻松管理库的依赖、安装、测试和打包。
IDE 支持度高： 它已是 C/C++ 事实上的构建标准。CLion、Visual Studio、Qt Creator 等主流 IDE 都对其提供了原生支持，极大提升了开发体验。
提升竞争力： 掌握 CMake 是现代 C/C++ 工程师的必备技能，能让你的项目结构更优雅，团队协作更高效，"也能提升你的个人竞争力"。

`CMake优势：`

优势	传统方式	CMake方式	改进效果
解决跨平台构建难题	人工编辑Makefile等配置文件	CMake自动生成构建配置文件	一处配置，到处构建
语法简单易上手	Makefile等语法复杂	语法简单，表达能力强大	大幅减少学习成本，提升研发效率
解决包管理难题	手动查找包	自动查找包	包管理规范化
IDE对CMake支持度高	每个IDE都有自己的构建方式	各个IDE都支持使用CMake来构建程序	一处配置，多IDE支持

官方资源：

总而言之，CMake 通过将构建规则与具体平台解耦，统一并简化了 C/C++ 项目的构建过程 。它就像一位出色的翻译官 和项目经理 ，你告诉它项目的构建需求（用 CMakeLists.txt 书写），它就能将这些需求翻译成各种平台和 IDE 能听懂并执行的指令，最终高效地帮你完成整个项目的编译和管理工作。

二.CMake安装及使用（ubuntu/vscode）

ubuntu:

bash 复制代码

sudo apt install cmake

bash 复制代码

root@iv-ye1i2elts0wh2yp1ahah:~# sudo apt install cmake
Reading package lists... Done
Building dependency tree... Done
Reading state information... Done
cmake is already the newest version (3.22.1-1ubuntu1.22.04.2).
0 upgraded, 0 newly installed, 0 to remove and 57 not upgraded.
root@iv-ye1i2elts0wh2yp1ahah:~# cmake --version
cmake version 3.22.1

默认安装在这个路径的目录里，这样就安装完成了。

对于vscode只需要安装这四个插件即可：

基于CMake 生成第一个cpp程序之hello-world

首先只需要搞个cpp文件外加一个CMakeLists.txt文件：

cpp 复制代码

#include <iostream>
int main()
{
    std::cout << "hello world!" << std::endl;
    return 0;
}

下面进行编写CMakeLists.txt文件；这里名字不能错；后面再讲解具体语法：

cpp 复制代码

cmake_minimum_required(VERSION 3.18)#要求最小版本，后面解释下

project(hello-world)#项目名称-cmake生成的那些文件会记录

add_executable(main main.cpp)# 最终程序及源文件

下面看到此前目录就生成了对应一些文件：

下面简单看下对应的makefile 文件：

可以看到有关于编译写的cp程序的makefile语句。

也是成功完成运行。

回答之前的两个问题：

为什么要设最低版本？

为了防止你用旧版本的CMake软件去编译一个用了新功能的新项目，导致各种报错。cmake_minimum_required 命令就是用来提前检查版本，不够就直接告诉你，避免后续出现一堆看不懂的错误。
CMake里的"目标"是啥？

就是你想让CMake帮你生成的东西，比如一个可执行程序（exe）或者一个库文件（lib/dll）。它是CMake里最核心的概念，所有操作基本都是围绕"目标"来进行的。

cmake生成构建系统

输入cmake；看下对应用法：

简单说就是CMake的三种用法：

cmake <源码路径>

在当前目录 生成编译文件，源码在别处（常用 cmake ..）。
一般默认搞一个build目录；然后CMakeLists.txt等目录在上级目录；把对应的工程目录生成在build里。

演示下：

这里它说已经生成完了；其实是之前在上级目录搞过一次cmake；对应的cmakecache文件有记录；它的目标路径就是build的上级目录；因此需要删除cache在生成。

重新生成 一个已有目录的编译文件（常用 cmake .）。

演示下：

cmake -S <源码> -B <构建目录> （推荐！）

一条命令 直接指定源码和输出目录，自动创建，最方便（如 cmake -S . -B build）。

演示下：

这里就是手动指明对应CMakeLists.txt文件所在位置以及目标路径而已。

推荐使用第三种 -S -B的方式，这是目前最清晰、最方便且能保持项目目录干净的方法。

使用cmake --build 完成编译链接原理

⽣成构建⽂件以后，就可以使⽤cmake（cmake --build）来编译链接，也可以使⽤第三⽅构建系统进⾏。因为⽣成的makefile就在构建树的根⽬录下，所以可以直接在此⽬录运⾏make。

比如用cmake进行：

因为有makefile故makefile也是可以的：

下面解释下为啥cmake --build可以做到：

可以看到对应的CMakeCache.txt文件存在：

可以发现这个--build最后也是调用的make（搞了个软链接）。

ctest 命令

测试工具

ctest 是 CMake 自带的测试工具，用于运行和管理项目中定义的测试用例。
依赖配置

需在 CMakeLists.txt 中通过 enable_testing() （或者include(CTest)）和 add_test() 显式定义测试，否则会报 No tests found。
基本命令
- ctest：运行所有测试。
- ctest -N：列出所有测试（不执行）。
- ctest -R <正则表达式>：运行匹配名称的测试。
- ctest -V：输出详细日志（包括测试的打印内容）。
测试结果

输出统计通过/失败的测试数量，并返回非零值（若存在失败测试）。
常用选项
- --output-on-failure：失败时打印测试输出。
- -j <N>：并行运行 N 个测试。
- --rerun-failed：仅重新运行失败的测试。
与 Make 的关系

make test 底层调用 ctest，但直接使用 ctest 功能更灵活（如过滤测试、并行执行等）。
适用场景

适用于 C/C++ 项目（或其他 CMake 支持的语言），需结合 CMake 构建系统使用。

一句话：ctest 是 CMake 项目的测试入口，通过配置驱动，支持灵活运行和筛选测试用例。

下面测试下：

修改对应的CMakeLists.txt来添加测试:

cpp 复制代码

cmake_minimum_required(VERSION 3.18)#要求最小版本，后面解释下

project(hello-world)#项目名称-cmake生成的那些文件会记录

add_executable(main main.cpp)# 最终程序及源文件




# # 4 生成测试二进制可执行程序
add_executable(testAdd test.cpp)


# 4 开启测试功能 & 集成测试逻辑
include(CTest)
 add_test(
 NAME Case_Add
 COMMAND testAdd
)

搞一个错误的测试：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include<cassert>
int main()
{
    assert(1+2==0);
}

然后进行cmake后；进行makefile test或者ctest：

也可以直接运行；最简单粗暴：

然后有个报错日志点击进去；可以看到对应信息：

下面看下为什么ctest和make test 等效：

cmake后生成的一个ctest的文件；默认就启动了对应测试程序。

至于make test；其实是间接调用了ctest的功能（从makefile中可看出）：

install命令

CMake install 命令就是告诉系统：

"当我执行 make install 时，请把我的文件放到这些位置。"

最常用的三条命令：

安装可执行程序
cmake 复制代码
```
install(TARGETS 程序名 DESTINATION bin)
```
程序会被安装到 /usr/local/bin/
安装库文件
cmake 复制代码
```
install(TARGETS 库名 DESTINATION lib)
```
库文件会被安装到 /usr/local/lib/
安装头文件
cmake 复制代码
```
install(FILES 头文件.h DESTINATION include)
```
头文件会被安装到 /usr/local/include/

怎么用？

在 CMakeLists.txt 里写上这些命令
编译项目：cmake . && make
执行安装：sudo make install/ cmake --install .

一句话：
install 就是定义"软件安装时要拷贝哪些文件到系统目录"的规则。

演示下：

以之前写的helloworld程序为例：

在之前camke的txt文件添加上这些。

这两个命令都是可以的。

可以运行。

cmake --install .原理：

找到对应cmake后生成的文件：

这里.就是表示exe的路径；然后CMAKE_INSTALL_PREFIX；是对应的编写的txt中GNUInstallDirs通用规定的一个路径（如linux下的/usr/local`）;最后就被转成了对应目录里。

为啥对应的make install也可以：

这是一个脚本文件（cmake_install.cmake）；里面写的正是对应的上面install原理执行的操作的指令；所以说也是调用了 cmake --install .。

cpake命令

CPack 简单介绍

cpack 是 CMake 自带的打包工具，用来把编译好的程序打包成安装包 （如 .deb、.rpm、.zip、.msi 等）。

最简用法（3步）

在 CMakeLists.txt 末尾加一行：
cmake 复制代码
```
include(CPack)
```
编译项目：
bash 复制代码
```
cmake -B build && cmake --build build
```
打包：
bash 复制代码
```
cd build && cpack
```
生成默认格式的安装包（如 .zip 或 .tar.gz）。

常用打包格式

命令	输出格式	适用系统
`cpack -G ZIP`	`.zip`	所有平台
`cpack -G TGZ`	`.tar.gz`	Linux/macOS
`cpack -G DEB`	`.deb`	Debian/Ubuntu
`cpack -G RPM`	`.rpm`	RedHat/CentOS
`cpack -G NSIS`	`.exe`	Windows

示例：打包一个 Debian 包

bash 复制代码

cpack -G DEB -D CPACK_DEBIAN_PACKAGE_NAME="myapp" \
           -D CPACK_DEBIAN_PACKAGE_VERSION="1.0"

生成 myapp-1.0.deb，可直接用 dpkg -i 安装。

总结

cpack 依赖 CMake 的 install 规则 （先定义 install，再打包）。
默认打包 install 安装的所有文件。
一条命令生成多种系统安装包，无需手动压缩。

CPack 打包过程：

首先搞一个安装那些包的临时目录；然后执行cmake_install.cmake这个文件（对应install也执行它但是目的目录是usr/local/bin；但是cpack的目的目录是创建的包临时目录（_CPack_Packages））；读取之前install把安装的程序路径写到的install_manifest.txt 这个文件里的内容；然后进行打包按照指定格式进行压缩到对应临时目的目录。

下面执行一下：

只需要在之前的编写的cmake的txt加上：