第一节：CMake 简介

第一节：CMake 简介

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一、什么是"构建（Build）"

1. 构建的本质

构建 = 将"人类可读的源码"转化为"机器可执行产物"的全过程

至少包含三个核心阶段：

1. 编译（Compile）
   • .c / .cpp → .o / .obj
   • 由编译器（gcc / clang / cl.exe）完成
2. 链接（Link）
   • 多个 .o + 库 → 可执行文件 / 库
   • 由链接器（ld / link.exe）完成
3. 可选阶段
   • 代码生成
   • 资源处理
   • 单元测试
   • 安装（install）
   • 打包（package）

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2. 构建 ≠ 编译命令

手写命令：

g++ main.cpp -o app

只适合：

• 单文件
• 无依赖
• 无跨平台需求

真实工程一定需要构建系统。

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二、什么是"构建系统（Build System）"

1. 构建系统的职责

构建系统不是编译器，它负责 "管理"和"调度"：

• 解析工程描述文件
• 计算文件依赖关系
• 判断哪些文件需要重新编译
• 并行执行构建任务
• 生成中间文件和最终产物

2. 常见构建系统

系统	特点
make	规则简单，依赖时间戳
Ninja	极速、小巧
MSBuild	Windows / Visual Studio
Xcode Build	Apple 平台
CMake	构建系统生成器

⚠️ 关键点：
CMake 本身不是构建系统，而是"构建系统生成器"

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三、CMake 到底是什么？

1. CMake 的官方定义（工程语义）

CMake 是一个跨平台的、开源的、现代化的构建系统生成器

核心特征：

• 不负责编译
• 生成平台原生构建文件
• 再由底层构建工具执行

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2. CMake 在构建生态中的位置

CMakeLists.txt
        ↓
      CMake
        ↓
Makefile / Ninja / VS Project
        ↓
  make / ninja / msbuild
        ↓
   gcc / clang / cl

👉 CMake 的工作 到"生成构建系统"为止

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3. CMake 能解决什么问题？

问题	传统方式	CMake
跨平台	多套脚本	一套配置
IDE 切换	手工改	自动生成
依赖管理	易错	目标传播
构建一致性	难保证	强约束
工程规模	难维护	可扩展

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四、CMake 的核心设计思想（非常重要）

1. 声明式，而非命令式

你不是在"写怎么编译"，而是在声明目标之间的关系。

add_executable(app main.cpp)
target_link_libraries(app PRIVATE MyLib)

不是告诉它"先干什么后干什么"，

而是告诉它：

"app 依赖 MyLib"

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2. 目标（Target）是一切的核心

CMake 的现代哲学是：

Everything is a Target

目标可以是：

• 可执行文件
• 静态库
• 动态库
• 接口库（只传播属性）

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3. 使用要求（Usage Requirements）

目标不仅有产物，还有"我怎么被用"：

• 头文件路径
• 编译宏
• 编译选项
• 链接依赖

并且 可以自动传递给下游目标。

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五、CMake 的基本构建流程（用户视角）

1. 三阶段模型（非常关键）

（1）配置阶段（Configure）

cmake -S . -B build

发生的事情：

• 解析所有 CMakeLists.txt
• 创建目标
• 计算依赖
• 生成缓存（CMakeCache.txt）

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（2）生成阶段（Generate）

• 根据生成器（Make / Ninja / VS）
• 输出对应的构建文件

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（3）构建阶段（Build）

cmake --build build

真正调用：

• make / ninja / msbuild
• 编译 & 链接

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六、源内构建 vs 源外构建

1. 源内构建（不推荐）

cmake .

缺点：

• 污染源码目录
• 不可维护
• 不可并行多配置

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2. 源外构建（标准做法）

cmake -S . -B build
cmake --build build

优势：

• 源码目录干净
• 支持多 build（Debug / Release）
• 工程级标准实践

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七、CMake 的安装（Install）概念

1. 安装 ≠ 构建

构建：

• 产物在 build 目录

安装：

• 拷贝到"系统/发布目录"

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2. 默认安装前缀

CMAKE_INSTALL_PREFIX = /usr/local

典型结构：

/usr/local/bin
/usr/local/lib
/usr/local/include

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3. GNUInstallDirs 的意义

• 为不同系统定义标准安装路径
• 保证工程可移植性
• 强烈推荐使用

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八、一个最小 CMake 工程的语义拆解

cmake_minimum_required(VERSION 3.18)
project(helloWorld)
add_executable(main main.cpp)

含义逐行解释：

1. cmake_minimum_required
   • 锁定 CMake 行为策略
   • 防止不同版本语义变化
2. project
   • 定义工程身份
   • 初始化语言、变量、版本
3. add_executable
   • 注册一个目标
   • 不做编译，只是"声明"

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九、衍生但必须知道的概念（第一节就要有）

1. 生成器（Generator）

CMake 根据生成器决定输出什么构建文件：

• Unix Makefiles
• Ninja
• Visual Studio
• Xcode

cmake -G Ninja ..

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2. 构建类型（Build Type）

常见：

• Debug
• Release
• RelWithDebInfo
• MinSizeRel

cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ..

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3. CMakeCache.txt

• 配置阶段生成
• 保存所有缓存变量
• 删除 build 就是"重置一切"

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十、第一节你必须真正掌握的"底层认知"

如果你只记住几句话，那就记住这些：

1. CMake 不编译代码
2. CMake 生成构建系统
3. Target 是核心抽象
4. 属性是通过 Target 传播的
5. 源外构建是工程铁律
6. 声明关系，而不是写流程