面试后查缺补漏--cmake,makefiles,g++,gcc（自写精华版）

概览

在Linux C++开发中，编译构建涉及以下核心工具：

复制代码

源代码(.cpp/.h) → 编译器(g++/gcc) → 目标文件(.o) → 链接器(ld) → 可执行文件
     ↓
构建系统(Makefile/CMake) 负责管理整个流程

1.g++,gcc

gcc: GNU C 编译器，主要用于编译 C 程序
g++: GNU C++ 编译器，主要用于编译 C++ 程序

单文件 : g++ -o 输出文件名源文件.cpp
多文件: 列出所有源文件或分别编译后链接
常用选项 : -Wall(警告), -g(调试), -O(优化)
运行 : ./可执行文件名

`2.`makefiles- 构建自动化

Makefile 是一个文本文件，包含了一系列规则，告诉 make 工具如何编译和链接程序。

基本语法结构

makefile

复制代码

目标: 依赖
    命令

注意: 命令前必须是 Tab 字符，不能是空格！

简单的 Makefile 示例

示例 1: 基础单文件编译

makefile

复制代码

# 注释以 # 开头
hello: hello.cpp
    g++ -o hello hello.cpp

clean:
    rm -f hello

使用：

bash

复制代码

make        # 编译程序
make clean  # 清理生成的文件

示例 2: 多文件项目

假设项目结构：

text

复制代码

project/
├── main.cpp
├── utils.cpp
├── utils.h
└── Makefile

对应的 Makefile：

makefile

复制代码

# 定义变量
CXX = g++
CXXFLAGS = -Wall -std=c++11
TARGET = myapp
OBJS = main.o utils.o

# 默认目标
$(TARGET): $(OBJS)
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -o $(TARGET) $(OBJS)

main.o: main.cpp utils.h
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -c main.cpp

utils.o: utils.cpp utils.h
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -c utils.cpp

clean:
    rm -f $(TARGET) $(OBJS)

.PHONY: clean  # 声明 clean 为伪目标

完整的 Makefile 模板

makefile

复制代码

# 编译器设置
CXX = g++
CXXFLAGS = -Wall -g -std=c++14
LDFLAGS = 

# 项目设置
TARGET = myprogram
SRCDIR = src
OBJDIR = obj

# 自动查找源文件
SOURCES = $(wildcard $(SRCDIR)/*.cpp)
OBJECTS = $(SOURCES:$(SRCDIR)/%.cpp=$(OBJDIR)/%.o)

# 默认目标
$(TARGET): $(OBJECTS)
    $(CXX) $(OBJECTS) -o $(TARGET) $(LDFLAGS)

# 编译源文件为目标文件
$(OBJDIR)/%.o: $(SRCDIR)/%.cpp | $(OBJDIR)
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -c $< -o $@

# 创建目标目录
$(OBJDIR):
    mkdir -p $(OBJDIR)

# 清理
clean:
    rm -rf $(OBJDIR) $(TARGET)

# 安装
install: $(TARGET)
    cp $(TARGET) /usr/local/bin/

# 声明伪目标
.PHONY: clean install

常用变量和自动变量

$@: 当前目标名称
$<: 第一个依赖项
$^: 所有依赖项
$?: 比目标更新的依赖项
$*: 不包含扩展名的目标文件

实际开发步骤

1. 创建项目结构

text

复制代码

myproject/
├── src/
│   ├── main.cpp
│   ├── utils.cpp
│   └── utils.h
├── obj/           # 自动创建
└── Makefile

2. 编写 Makefile

使用上面的模板，根据项目需求调整。

3. 构建项目

bash

复制代码

make              # 编译项目
./myprogram       # 运行程序
make clean        # 清理构建文件

4. 重新构建

bash

复制代码

make              # make 会自动检测哪些文件需要重新编译

高级特性

条件判断

makefile

复制代码

DEBUG = 1
ifeq ($(DEBUG), 1)
    CXXFLAGS += -DDEBUG -O0
else
    CXXFLAGS += -O2
endif

包含其他 Makefile

makefile

复制代码

include config.mk

函数使用

makefile

复制代码

SOURCES = $(wildcard src/*.cpp)
OBJECTS = $(patsubst src/%.cpp,obj/%.o,$(SOURCES))

实用技巧

使用 -j 选项并行编译：

bash
复制代码
```
make -j4  # 使用4个线程并行编译
```
查看详细输出：

bash
复制代码
```
make V=1  # 显示完整的编译命令
```
只编译不链接：

bash
复制代码
```
make main.o  # 只编译 main.cpp
```

总结

Makefile 的核心优势：

自动化: 自动检测文件变化，只重新编译必要的文件
高效: 支持并行编译，加快构建速度
灵活: 可以定义复杂的构建规则
可移植: 在不同 Unix-like 系统上都能工作

对于小型到中型 C++ 项目，Makefile 是一个非常实用的构建工具！

`3.cmake`- 跨平台构建系统

CMake 是一个跨平台的自动化构建系统，可以生成 Makefile、Visual Studio 项目文件等。它比直接写 Makefile 更高级和方便。

CMake 使用 CMakeLists.txt 文件来描述构建过程，然后生成对应平台的构建文件。

基本操作步骤

1. 创建项目结构

text

复制代码

myproject/
├── CMakeLists.txt
├── src/
│   ├── main.cpp
│   ├── utils.cpp
│   └── utils.h
└── build/          # 建议的构建目录

2. 编写 CMakeLists.txt

最简单的 CMakeLists.txt：

cmake

复制代码

# 指定 CMake 最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 设置项目名称
project(MyProject)

# 设置 C++ 标准
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

# 添加可执行文件
add_executable(myapp src/main.cpp src/utils.cpp)

3. 构建项目

bash

复制代码

# 进入构建目录
mkdir build
cd build

# 生成构建系统
cmake ..

# 编译项目
make

# 运行程序
./myapp

完整的 CMakeLists.txt 示例

cmake

复制代码

# CMake 最低版本要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 项目定义
project(MyProject 
    VERSION 1.0
    DESCRIPTION "A simple C++ project"
    LANGUAGES CXX
)

# 设置 C++ 标准和相关属性
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
set(CMAKE_CXX_EXTENSIONS OFF)

# 编译选项
if(CMAKE_BUILD_TYPE STREQUAL "Debug")
    set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -g -O0")
else()
    set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -O2")
endif()

# 包含目录
include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR}/src)

# 查找源文件
file(GLOB SOURCES "src/*.cpp")

# 创建可执行文件
add_executable(${PROJECT_NAME} ${SOURCES})

# 链接库（如果有）
# target_link_libraries(${PROJECT_NAME} pthread)

# 安装规则（可选）
install(TARGETS ${PROJECT_NAME} DESTINATION bin)

更高级的项目结构

对于多目录项目：

text

复制代码

myproject/
├── CMakeLists.txt
├── src/
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── main.cpp
│   └── utils.cpp
├── include/
│   └── utils.h
└── build/

根目录 CMakeLists.txt：

cmake

复制代码

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(MyProject)

# 添加子目录
add_subdirectory(src)

src/CMakeLists.txt：

cmake

复制代码

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

# 源文件
set(SOURCES main.cpp utils.cpp)

# 创建可执行文件
add_executable(${PROJECT_NAME} ${SOURCES})

常用 CMake 命令和变量

重要命令

project(): 定义项目
add_executable(): 添加可执行目标
add_library(): 添加库目标
target_link_libraries(): 链接库
include_directories(): 添加头文件路径
find_package(): 查找外部包

常用变量

CMAKE_SOURCE_DIR: 根源码目录
CMAKE_BINARY_DIR: 构建目录
CMAKE_CXX_COMPILER: C++ 编译器
CMAKE_CXX_FLAGS: 编译标志
PROJECT_NAME: 项目名称
CMAKE_BUILD_TYPE: 构建类型 (Debug/Release)

实际开发工作流

1. 首次构建

bash

复制代码

mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug
make

2. 重新构建（修改代码后）

bash

复制代码

make                # 在 build 目录中

3. 重新配置（修改 CMakeLists.txt 后）

bash

复制代码

cmake ..            # 重新生成构建系统
make

4. 清理构建

bash

复制代码

# 方法1：删除构建目录
rm -rf build

# 方法2：在构建目录中清理
make clean

高级特性示例

查找和使用外部库

cmake

复制代码

# 查找 OpenCV
find_package(OpenCV REQUIRED)

# 包含头文件
include_directories(${OpenCV_INCLUDE_DIRS})

# 链接库
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} ${OpenCV_LIBS})

条件编译

cmake

复制代码

option(USE_OPENMP "Use OpenMP for parallelization" ON)

if(USE_OPENMP)
    find_package(OpenMP)
    if(OpenMP_CXX_FOUND)
        target_link_libraries(${PROJECT_NAME} OpenMP::OpenMP_CXX)
    endif()
endif()

添加测试

cmake

复制代码

# 启用测试
enable_testing()

# 添加测试
add_test(NAME MyTest COMMAND ${PROJECT_NAME})

实用技巧

指定编译器：

bash
复制代码
```
cmake .. -DCMAKE_CXX_COMPILER=g++-9
```
指定构建类型：

bash
复制代码
```
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
```
查看详细输出：

bash
复制代码
```
make VERBOSE=1
```
并行编译：

bash
复制代码
```
make -j4
```
安装程序：

bash
复制代码
```
make install
```

与 Makefile 对比的优势

跨平台: 可生成 VS 项目、Xcode 项目、Makefile 等
依赖管理: 自动处理头文件依赖
模块化: 更好的项目结构管理
生态系统: 大量现成的 Find 模块
配置灵活: 支持条件编译、选项设置

总结

CMake 的基本使用流程：

编写 CMakeLists.txt
生成 : cmake 生成构建系统
编译 : make 或其他构建工具
运行: 执行生成的可执行文件

其他常考面试题

Q:Makefile和CMake的区别？

Makefile: 直接指定构建规则，语法相对简单，但跨平台性差
CMake: 生成器，根据CMakeLists.txt生成对应平台的构建文件（Makefile、Visual Studio项目等）
现代趋势: CMake因其跨平台性和更好的依赖管理而更受欢迎

Q: 静态库和动态库的区别？

静态库(.a): 编译时链接到可执行文件中，程序独立但体积大
动态库(.so): 运行时加载，多个程序可共享，便于更新

Q: 头文件包含的两种方式？

复制代码

#include <iostream>    // 系统头文件，从系统路径查找
#include "myheader.h"  // 用户头文件，从当前目录开始查找

面试后查缺补漏--cmake,makefiles,g++,gcc（自写精华版）

概览

1.g++,gcc

2.makefiles- 构建自动化

基本语法结构

简单的 Makefile 示例

示例 1: 基础单文件编译

示例 2: 多文件项目

完整的 Makefile 模板

常用变量和自动变量

实际开发步骤

1. 创建项目结构

2. 编写 Makefile

3. 构建项目

4. 重新构建

高级特性

条件判断

包含其他 Makefile

函数使用

实用技巧

总结

3.cmake- 跨平台构建系统

基本操作步骤

1. 创建项目结构

2. 编写 CMakeLists.txt

3. 构建项目

完整的 CMakeLists.txt 示例

更高级的项目结构

常用 CMake 命令和变量

重要命令

常用变量

实际开发工作流

1. 首次构建

2. 重新构建（修改代码后）

3. 重新配置（修改 CMakeLists.txt 后）

4. 清理构建

高级特性示例

查找和使用外部库

条件编译

添加测试

实用技巧

与 Makefile 对比的优势

总结

其他常考面试题

Q:Makefile和CMake的区别？

Q: 静态库和动态库的区别？

Q: 头文件包含的两种方式？

`2.`makefiles- 构建自动化

`3.cmake`- 跨平台构建系统