10分钟学习CMake ①

一、为什么学习Cmake

在软件开发中，一个可执行文件从源代码 (.c / .cpp) 到最终运行的程序 (.exe / .out) 需要经历 预处理 → 编译 → 汇编 → 链接 四个核心步骤。

对于小项目，手写命令还可以完成；但在 大型项目、多文件工程、跨平台编译 中，这些步骤非常复杂，需要构建工具来帮助管理。

CMake 正是其中最主流的跨平台构建工具。

为了理解为什么要学习 CMake，必须先理解下面这些基础的构建流程

二、一般的可执行文件是如何生成的

1. 预处理（Preprocessing）

处理以 # 开头的指令，包括：

展开头文件

示例：#include <iostream> → 把对应头文件内容插入代码
宏替换
#define PI 3.14 → 所有 PI 替换为 3.14
条件编译
#ifdef DEBUG、#if 0 等
删除注释

📌 预处理器输出一个 .i（或 .ii）文件，纯 C/C++ 代码，无宏、无注释、无头文件引用。

2. 编译（Compilation）

将预处理后的 .i 文件翻译成汇编代码（.s 或 .asm）：

语法分析（解析 C/C++ 语句）
语义分析
生成中间代码
优化代码
生成汇编代码

📌 编译器输出汇编语言文件，接近底层 CPU 指令。

3. 汇编（Assembling）

将汇编代码 (.s) 转换为 机器码 ，生成 .o 或 .obj 文件。

把汇编指令翻译成 CPU 机器指令
构建符号表（记录函数、变量的地址信息）
每一个 .cpp 会生成一个独立的 .o / .obj

📌 汇编器输出目标文件（Object File），但此时还不能运行。

4. 链接（Linking）

将多个 .o 文件 + 库文件合成为最终可执行程序。

主要作用：

符号解析

比如 main.cpp 调用了 add()，链接器负责找到 add 在 math.o 中的位置。
地址重定位

把所有函数、变量的"地址引用"转换为最终的实际运行地址。
连接静态库/动态库

如 libopencv_world.a, libstdc++.so
生成最终可执行文件

Windows：.exe

Linux：无后缀（ELF）

📌 链接器输出最终可执行文件。

✅ 三、CMake 中常用的命令

下面列出 最常用、最基础、最必须掌握 的 CMake 命令（已整理表达）：

命令	作用说明
`cmake_minimum_required()`	指定 CMake 的最低版本要求
`project()`	设置项目名称、版本、语言等
`add_executable()`	生成可执行文件
`add_library()`	生成静态库或动态库
`target_link_libraries()`	链接库
`target_include_directories()`	添加头文件目录
`set()`	设置变量
`message()`	输出信息（调试用）
`add_subdirectory()`	添加子目录（管理大型项目必备）
`find_package()`	查找外部库，如 OpenCV、PCL、Ceres
`file(GLOB ...)`	扫描文件（自动收集源码）
`install()`	安装可执行文件或库

这些命令构成了 CMakeLists.txt 的基础写法。

四、CMakeLists.txt的编写

4.1. CMake 的使用步骤（概述）

编写 CMakeLists.txt 的典型步骤如下：

指定 CMake 最低版本

声明项目

设置编译选项（可选）

指定源文件

生成可执行文件或库

链接外部库（如 OpenCV）

设置头文件路径

执行 cmake 命令生成工程

使用构建工具编译

4.2、CMakeLists.txt 的具体写法

1. `cmake_minimum_required()`

作用：

指定当前项目可使用的 CMake 最低版本。如果版本过低，CMake 会报错，避免使用老版本带来的兼容性问题。

语法：

cmake_minimum_required(VERSION 3.14)

意思：

👉 要求 CMake 版本 至少是 3.14 才能构建该项目。

2. `project()`

作用：

定义项目名称、版本和使用的语言。

语法：

project(MyProject LANGUAGES CXX)

意思：

项目叫 MyProject ，主要使用 C++（CXX）。

也可以写得更详细：

project(MyProject VERSION 1.0 LANGUAGES C CXX)

3. `add_executable()`

作用：

告诉 CMake： "我要生成一个可执行程序，这个程序由哪些源文件组成"。

语法：

add_executable(目标名称源文件列表)

比如：

add_executable(MyApp main.cpp) 单个.CPP

详细解释：

MyApp ------ 最终生成的可执行文件的名称

✔ Windows 下生成：MyApp.exe

✔ Linux / macOS 下生成：MyApp
main.cpp ------ 编译这个可执行文件所需的源代码文件

也可以是多个文件：

add_executable(MyApp main.cpp utils.cpp math.cpp)

多个文件中间可以用：空格 或者；隔开

4. `add_library()`

作用：

生成一个库（静态库或动态库）。

库文件可以被其他程序调用。

add_library(MyLib math.cpp utils.cpp)

平台	动态库文件名	说明
Linux	`libMyLib.so`	`so = shared object`
macOS	`libMyLib.dylib`	Apple 独有格式
Windows	`MyLib.dll`（以及对应的 `MyLib.lib` 导入库）	Windows 动态库为 `.dll`

生成静态库：libMyLib.a 或 MyLib.lib
静态库（Static Library）

平台	静态库文件名	说明
Linux	`libMyLib.a`	自动加前缀 `lib`，扩展名为 `.a`
macOS	`libMyLib.a`	与 Linux 相同
Windows	`MyLib.lib`	无 `lib` 前缀，扩展名 `.lib`

总结：

Unix 系（Linux/macOS） → lib + 名称 + .a
Windows → 名称 + .lib
生成动态库：
libMyLib.so 、libMyLib.dylib或 MyLib.dll

5. `target_link_libraries()`

作用：

告诉 CMake：

"把某个库链接到可执行文件或另一个库"。

示例：

target_link_libraries(MyApp PRIVATE MyLib)

意思：

MyApp 这个可执行文件要链接 MyLib 这个库。

6. `target_include_directories()`

作用：

为某个目标（可执行文件/库）指定头文件路径。

target_include_directories(MyApp PRIVATE ${CMAKE_SOURCE_DIR}/include)

意思：

让编译器去 include 目录里找头文件。

7. `set()`

作用：

设置变量（字符串、数字、路径、列表都可以）。

set(SRC main.cpp utils.cpp)

8. `message()`

作用：

打印信息，用于调试。

message(STATUS "Build type: ${CMAKE_BUILD_TYPE}")

9. `add_subdirectory()`

作用：

用于多文件夹（大型工程）时，将子目录添加进来。

add_subdirectory(src)

10. `find_package()`

作用：

查找系统中的外部库，例如 OpenCV、PCL、Eigen。

find_package(OpenCV REQUIRED) target_link_libraries(MyApp PRIVATE ${OpenCV_LIBS})

4.3、CMakeLists.txt 的编写（带解释）

下面给一份最小可运行 + 每句话都有解释 的 CMakeLists.txt。

📌 示例项目结构

复制代码

MyProject/
│── CMakeLists.txt
│── main.cpp

📌 CMakeLists.txt

复制代码

# 1. 指定 CMake 最低版本（3.14 是常用稳定版本）
cmake_minimum_required(VERSION 3.14)

# 2. 定义项目名称为 MyProject，语言使用 C++
project(MyProject LANGUAGES CXX)

# 3. 指定 C++ 标准为 C++17
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)

# 4. 定义一个可执行文件
#    MyApp 是可执行程序的名字（最终生成 MyApp.exe 或 MyApp）
#    main.cpp 是构建这个程序需要的源文件
add_executable(MyApp main.cpp)

📌 main.cpp

复制代码

#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello CMake!" << std::endl;
    return 0;
}

🎯 五、构建步骤（适合教学）

在终端执行：

复制代码

mkdir build
cd build
cmake ..
cmake --build .

运行：

复制代码

./MyApp

输出：

复制代码

Hello CMake!

10分钟学习CMake ①

一、为什么学习Cmake

二、一般的可执行文件是如何生成的

1. 预处理（Preprocessing）

2. 编译（Compilation）

3. 汇编（Assembling）

4. 链接（Linking）

✅ 三、CMake 中常用的命令

四、CMakeLists.txt的编写

4.1. CMake 的使用步骤（概述）

指定 CMake 最低版本

声明项目

设置编译选项（可选）

指定源文件

生成可执行文件或库

链接外部库（如 OpenCV）

设置头文件路径

执行 cmake 命令生成工程

使用构建工具编译

4.2、CMakeLists.txt 的具体写法

1. cmake_minimum_required()

2. project()

3. add_executable()

4. add_library()

5. target_link_libraries()

6. target_include_directories()

7. set()

8. message()

9. add_subdirectory()

10. find_package()

4.3、CMakeLists.txt 的编写（带解释）

📌 示例项目结构

📌 CMakeLists.txt

📌 main.cpp

🎯 五、构建步骤（适合教学）

1. `cmake_minimum_required()`

2. `project()`

3. `add_executable()`

4. `add_library()`

5. `target_link_libraries()`

6. `target_include_directories()`

7. `set()`

8. `message()`

9. `add_subdirectory()`

10. `find_package()`