windows + visual studio 2019 使用cmake 编译构建静、动态库并调用详解

环境
windows + visual studio 2019
visual studio 2019创建cmake工程

1. 静态库.lib

1.1 静态库编译生成

以下是我创建的cmake工程文件结构，只关注高亮文件夹部分
在这里插入图片描述

libout 存放编译生成的.lib文件
libsrc 存放编译用的源代码和头文件
CMakeLists.txt 此次编译CMake项目的配置文件

接着我们看一下我们的代码，代码注释很详细

libscr/add.h 头文件中声明了两个不同精度的求和函数

// #ifndef...  #define...   #endif... 防止头文件被重复调用的时候头文件中多次定义报错， 意思只定义一次
#ifndef ADD_H
#define ADD_Hint add(int, int);
double add(double, double);#endif

libscr/add.cpp 源文件是两个不同精度的求和函数的定义

// add.cpp
#include "add.h"// 重载 int 类型的加法
int add(int a, int b) {return a + b;
}// 重载 double 类型的加法
double add(double a, double b) {return a + b;
}

CMakeLists.txt

add_library()中 addlib 是生成的.lib名称；STATIC 指定的是生成库类型为静态库
set_target_properties 设置静态库存放路径为libout文件夹下

# CMakeList.txt: 顶层 CMake 项目文件，在此处执行全局配置
# 并包含子项目。
#
cmake_minimum_required (VERSION 3.8)
project ("libgen")
# 设置c++标准
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)# 生成静态库并指定静态库存放路径
add_library(addlib STATIC libsrc/add.cpp)
set_target_properties(addlib PROPERTIES ARCHIVE_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/libout)

全部重新生成，即可将编译的.lib文件生成到指定的文件夹下
在这里插入图片描述

1.2 静态库使用

同样只关注高亮文件夹部分
在这里插入图片描述

libinclude 存放头文件，直接从libscr 将头文件copy过来即可
libout 1.1中编译生成的.lib文件
libuse 调用lib的代码实现
CMakeLists.txt 此次编译执行的CMake项目的配置文件

libuse/main.cpp 调用静态库中的add求和函数实现

#include "add.h"
#include <iostream>int main() {int a = 3, b = 5;std::cout << "add(3.1, 4.1) = " << add(3.1, 4.1) << std::endl;std::cout << "add(3.1f, 4.1f) = " << add(3.1f, 4.1f) << std::endl;std::cout << "add(3, 4) = " << add(a, b) << std::endl;return 0;
}

CMakeLists.txt 注释说的非常清楚了，不在详说

# CMakeList.txt: 顶层 CMake 项目文件，在此处执行全局配置
# 并包含子项目。
#
cmake_minimum_required (VERSION 3.8)
project ("libgen")
# 设置c++标准
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)# 生成静态库并指定静态库存放路径
# add_library(addlib STATIC libsrc/add.cpp)
# set_target_properties(addlib PROPERTIES ARCHIVE_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/libout)## 创建可执行文件并指定头文件
add_executable(testlib libuse/main.cpp)
## 指定addlib.lib的绝对路径
target_link_libraries(testlib  PRIVATE ${PROJECT_SOURCE_DIR}/libout/addlib.lib)
## 指定头文件目录
target_include_directories(testlib PRIVATE ${PROJECT_SOURCE_DIR}/libinclude)

执行结果和预期完全一样
在这里插入图片描述

2. 动态库.dll

2.1 动态库编译生成

在这里插入图片描述

dllout 存放编译生成的动态库文件
dllsrc 存放编译用的源代码和头文件
CMakeLists.txt 此次编译CMake项目的配置文件

dllscr/add.h 这里与静态库非常不一样
在Windows平台上，动态库（DLL）的导出和导入需要通过 __declspec(dllexport) 和 __declspec(dllimport) 来显式声明。通常，我们会使用一个宏来切换这两种声明。如下：

当 MATHLIBRARY_EXPORTS 被定义时，MATHLIBRARY_API 会被替换为 __declspec(dllexport)，表示当前正在编译动态库，需要导出符号。在编译dll的时候CMakeLists.txt中会定义。
当 MATHLIBRARY_EXPORTS 未被定义时，MATHLIBRARY_API 会被替换为 __declspec(dllimport)，表示当前正在使用动态库，需要导入符号。在执行调用dll的时候CMakeLists.txt中不会定义。

// add.h
#pragma once#ifdef MATHLIBRARY_EXPORTS
#define MATHLIBRARY_API __declspec(dllexport)
#else
#define MATHLIBRARY_API __declspec(dllimport)
#endifextern "C" MATHLIBRARY_API int add(int a, int b);

extern "C"：告诉编译器按照C语言的方式处理函数名，即不进行名称修饰。
当 MATHLIBRARY_EXPORTS 被定义时，MATHLIBRARY_API 会被替换为 __declspec(dllexport)，表示该函数需要从动态库中导出。
当 MATHLIBRARY_EXPORTS 未被定义时，MATHLIBRARY_API 会被替换为 __declspec(dllimport)，表示该函数是从动态库中导入的。

dllscr/add.cpp 源文件函数定义没什么好说的

// add.cpp
#include "add.h"extern "C" MATHLIBRARY_API int add(int a, int b) {return a + b;
}

CMakeLists.txt

add_library()中 adddll 是生成的.lib名称；SHARED 指定的是生成库类型为动态库
set_target_properties 设置静态库存放路径为dllout文件夹下
target_compile_definitions() 编译动态库是一定要定义宏，告知此时需要导出库

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project("dllgen")# 设置C++标准
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)# 添加动态库
add_library(adddll SHARED dllsrc/add.cpp)# 指定动态库的导出宏 编译动态库的时候定义宏MATHLIBRARY_EXPORT
target_compile_definitions(adddll PRIVATE MATHLIBRARY_EXPORTS)# 设置输出路径
set_target_properties(adddll PROPERTIESARCHIVE_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/dlloutRUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/dllout
)

编译生成的只需要.dll 和.lib 。记住.lib并非静态库，而是导入库，用于解析符号引用
在这里插入图片描述

2.2 动态库使用

同样只关注高亮文件夹部分
在这里插入图片描述

dllinclude 存放头文件，直接从dllscr 将头文件copy过来即可
dllout 2.1中编译生成的.dll, .lib文件
dlluse 调用dll的代码实现
CMakeLists.txt 此次编译执行的CMake项目的配置文件

dlluse/main.cpp 调用静态库中的add求和函数实现

// main.cpp
#include <iostream>
#include "add.h"int main() {int result = add(3, 4);std::cout << "3 + 4 = " << result << std::endl;return 0;
}

CMakeLists.txt 注释说的非常清楚了，不在详说，但是需要注意的是：

链接的是.lib 导入库
.dll 的文件夹路径一定要添加到环境变量中，或者放在.exe目录下，我这里是提前添加到环境变量中去了

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project("dllgen")# 设置C++标准
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)# 添加动态库
#add_library(adddll SHARED dllsrc/add.cpp "dllinclude/add.h")# 指定动态库的导出宏 编译动态库的时候定义宏MATHLIBRARY_EXPORT
#target_compile_definitions(adddll PRIVATE MATHLIBRARY_EXPORTS)# 设置输出路径
#set_target_properties(adddll PROPERTIES
#    ARCHIVE_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/dllout
#    RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/dllout
#)# 添加可执行文件
add_executable(testdll dlluse/main.cpp)# 链接动态库的导入库到可执行文件，并非直接链接动态库
target_link_libraries(testdll PRIVATE ${PROJECT_SOURCE_DIR}/dllout/adddll.lib)
## 指定头文件目录
target_include_directories(testdll PRIVATE ${PROJECT_SOURCE_DIR}/dllinclude)

执行结果和预期完全一样，而且输出视图中我们能够看到adddll.dll的加载
在这里插入图片描述

3 静态库、动态库区别联系（以下来自deepseek）

静态库和动态库是两种常见的代码复用方式，它们在代码链接、内存管理、维护灵活性等方面有显著差异。以下是它们的核心区别与联系：

一、核心区别

特性	静态库	动态库
文件格式	`.lib`（Windows）、`.a`（Linux）	`.dll`（Windows）、`.so`（Linux） + 导入库 `.lib`（Windows）
链接时机	编译时直接嵌入到可执行文件中	运行时由操作系统动态加载到内存中
代码存储	可执行文件包含库代码的完整副本	可执行文件仅包含对动态库的引用
内存占用	多进程无法共享库代码，内存冗余	多进程可共享同一动态库，节省内存
更新维护	更新库需重新编译整个程序	更新库只需替换动态库文件，无需重新编译程序
运行依赖	无需外部库文件，独立性强	依赖动态库文件存在且路径正确
加载速度	启动快（代码已嵌入）	启动稍慢（需加载动态库）
体积大小	可执行文件体积大	可执行文件体积小

二、核心联系

代码复用
- 两者均用于封装通用功能（如数学计算、文件操作），避免重复开发。
- 例如：将加密算法封装为库，供多个项目调用。
模块化设计
- 通过库分离核心模块和业务逻辑，提升代码可维护性。
- 例如：将图形渲染功能封装为动态库，独立于主程序更新。
混合使用
- 项目中可同时使用静态库和动态库。
- 例如：主程序链接静态库保证核心功能稳定，插件使用动态库实现热更新。

三、典型应用场景

场景	静态库	动态库
嵌入式开发	✅ 资源有限，需减少运行时依赖	❌ 动态加载可能增加复杂性
跨平台插件	❌ 更新需重新编译	✅ 支持运行时加载，如浏览器插件、游戏模组
系统级共享功能	❌ 内存占用高	✅ 如Windows的`kernel32.dll`，Linux的`libc.so`
闭源分发	✅ 代码完全嵌入，保护知识产权	❌ 需分发动态库文件
快速迭代更新	❌ 每次更新需重新编译	✅ 替换动态库即可生效

四、技术细节对比

1. 符号冲突处理

静态库：多个静态库中同名符号会导致链接错误。
动态库：符号在运行时解析，不同动态库的同名符号可共存。

2. 跨平台兼容性

Windows：
- 静态库：.lib
- 动态库：.dll（实现文件） + .lib（导入库）
Linux：
- 静态库：.a
- 动态库：.so（直接链接，无需导入库）

3. CMake配置

# 静态库
add_library(MyStaticLib STATIC src.cpp)
target_include_directories(MyStaticLib PUBLIC include)# 动态库（需导出符号）
add_library(MySharedLib SHARED src.cpp)
target_compile_definitions(MySharedLib PRIVATE MYLIB_EXPORTS)
target_include_directories(MySharedLib PUBLIC include)# 使用库
add_executable(MyApp main.cpp)
target_link_libraries(MyApp PRIVATE MyStaticLib MySharedLib)