使用CMakeLists.txt简化项目构建过程

在软件开发过程中，项目的构建是一个不可避免的环节。而随着项目规模的增大，手动管理编译过程变得越来越繁琐。为了简化构建流程并实现跨平台支持，CMake作为一种流行的构建系统被广泛采用。本文将介绍CMakeLists.txt文件的结构，以及如何使用CMake管理项目的编译过程。

一、CMakeLists.txt 文件结构

CMakeLists.txt 文件结构是指 CMakeLists.txt 文件中的基本部分和语法规则。CMakeLists.txt 文件是 CMake 的配置文件，用于描述整个项目的组成和构建规则。每个项目通常包含一个或多个 CMakeLists.txt 文件，位于项目的根目录或子目录中。CMake 通过递归地处理这些文件，构建项目的目标文件、库文件和可执行文件。

下面是 CMakeLists.txt 文件的基本结构和语法：

# 根据需要设置 CMake 最低版本号
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)# 设置项目名称和支持的语言
project(MyProject LANGUAGES CXX)# 添加源文件和库文件
add_library(MyLibrary SHARED my_library.cpp)# 指定头文件目录和库文件目录
target_include_directories(MyLibrary PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include)
target_link_directories(MyLibrary PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/lib)# 添加依赖项
target_link_libraries(MyLibrary PRIVATE some_library)# 设置编译选项
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall")# 定义安装规则
install(TARGETS MyLibrary DESTINATION /usr/lib)
install(DIRECTORY include/ DESTINATION /usr/include)

上述代码展示了 CMakeLists.txt 文件的基本结构和语法。它由多个命令和参数组成，下面对每个部分的作用进行解释：

  • cmake_minimum_required: 该命令用于指定 CMake 的最低版本号要求，即项目所需的 CMake 版本号。在 CMakeLists.txt 文件的开头位置，需要使用该命令设置 CMake 的最低版本号。

  • project: 该命令用于设置项目名称和支持的编程语言。支持的语言可以是 C、C++、Java 等，也可以是多种编程语言的组合。

  • add_library: 该命令用于添加源文件和库文件。源文件可以是 .cpp 文件，库文件可以是动态库或静态库。

  • target_include_directories 和 target_link_directories: 这两个命令分别用于指定头文件目录和库文件目录的位置。target_include_directories 命令用于设置头文件目录的位置，target_link_directories命令用于设置库文件目录的位置。

  • target_link_libraries: 该命令用于添加依赖项，即项目所依赖的外部库文件。这些库文件可以是系统自带的标准库，也可以是第三方库。

  • set: 该命令用于设置编译选项，如编译器的标准版本、编译器警告选项等。

  • install: 该命令用于定义项目的安装规则，指定哪些文件需要被安装到特定的位置。通常情况下，可执行文件被安装到 /usr/bin 目录，库文件被安装到 /usr/lib 目录，头文件被安装到 /usr/include 目录。

二、示例项目介绍

以一个UVC项目为例：


list(APPEND CMAKE_MODULE_PATH "/home/lizh/workspaces/rv1126_facial_gate_release/external/rkmedia/cmake")cmake_minimum_required(VERSION 2.8.0 FATAL_ERROR)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
add_definitions(-DDBUG)
add_definitions(-g)
PROJECT(uvc_app)
include(FindPkgConfig)
pkg_check_modules (JSON-C REQUIRED IMPORTED_TARGET json-c)include_directories(uvc)set(USE_RKAIQ ON)if(USE_RKAIQ)find_package(RkAiq REQUIRED)include_directories(${RKAIQ_INCLUDE_DIRS})add_definitions(-DRKAIQ)
endif()#head file path
set(BASE_PATH /home/lizh/workspaces/rv1126_facial_gate_release/external/camera_engine_rkaiq)
include_directories(
${BASE_PATH}/xcore
${BASE_PATH}/xcore/base
${BASE_PATH}/aiq_core
${BASE_PATH}/algos
${BASE_PATH}/common
${BASE_PATH}/common/linux
${BASE_PATH}/hwi
${BASE_PATH}/hwi/isp20
${BASE_PATH}/ipc
${BASE_PATH}/iq_parser
${BASE_PATH}/uAPI
${BASE_PATH}/ipc_server
#algos/awb
#../core/inc/luma
#../core/inc/stat_3a_ae
#../core/inc/stat_3a_af
#../core/inc/orb
#../core/inc/common
${BASE_PATH}/
${BASE_PATH}/include
${BASE_PATH}/include/common
${BASE_PATH}/include/common/mediactl
${BASE_PATH}/include/iq_parser
${BASE_PATH}/include/uAPI
${BASE_PATH}/include/xcore
${BASE_PATH}/include/xcore/base
${BASE_PATH}/include/algos
${BASE_PATH}/include/algos/a3dlut
${BASE_PATH}/include/algos/ablc
${BASE_PATH}/include/algos/accm
${BASE_PATH}/include/algos/acgc
${BASE_PATH}/include/algos/acp
${BASE_PATH}/include/algos/adebayer
${BASE_PATH}/include/algos/adehaze
${BASE_PATH}/include/algos/adpcc
${BASE_PATH}/include/algos/ae
${BASE_PATH}/include/algos/af
${BASE_PATH}/include/algos/afd
${BASE_PATH}/include/algos/afec
${BASE_PATH}/include/algos/agamma
${BASE_PATH}/include/algos/adegamma
${BASE_PATH}/include/algos/agic
${BASE_PATH}/include/algos/ahdr
${BASE_PATH}/include/algos/aie
${BASE_PATH}/include/algos/aldch
${BASE_PATH}/include/algos/alsc
${BASE_PATH}/include/algos/anr
${BASE_PATH}/include/algos/anr/tnr_md
${BASE_PATH}/include/algos/aorb
${BASE_PATH}/include/algos/ar2y
${BASE_PATH}/include/algos/asd
${BASE_PATH}/include/algos/asharp
${BASE_PATH}/include/algos/awb
${BASE_PATH}/include/algos/awdr
${BASE_PATH}/include/common/gen_mesh
${BASE_PATH}/include/ipc_server
)include_directories(/home/lizh/workspaces/rv1126_facial_gate_release/external/rkmedia/include/easymedia)
include_directories(/home/lizh/workspaces/rv1126_facial_gate_release/external/rkmedia/include/rkmedia)include_directories(/home/lizh/workspaces/rv1126_facial_gate_release/external/rkmedia)
include_directories(/home/lizh/workspaces/rv1126_facial_gate_release/external/camera_engine_rkaiq)set(LIB_SOURCEuvc/uvc-gadget.cuvc/uvc_video.cppuvc/yuv.cuvc/uvc_control.cuvc/uvc_encode.cppuvc/mpi_enc.cuvc/uevent.cuvc/drm.ccJSON/cJSON.cuvc/mpp_osd.c
)add_library(rkuvc SHARED ${LIB_SOURCE})
target_link_libraries(rkuvc pthread drm rockchip_mpp easymedia)set(SOURCEmain.c${LIB_SOURCE}
)set(UVC_APP_DEPENDENT_LIBSpthreaddrmrockchip_mpprtrgaeasymedia
)set(UVC_APP_INC${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/uvc/
)option(ENABLE_USB3  "support usb3.0 config" OFF)
if (${ENABLE_USB3})add_definitions(-DUSE_USB3)
endif()option(ENABLE_AISERVER  "rockchip aiserver" OFF)
if (${ENABLE_AISERVER})add_definitions(-DUSE_RK_AISERVER)set(SOURCE${SOURCE}uvc/uvc_ipc.cpp)find_package(Protobuf REQUIRED)if(PROTOBUF_FOUND)message(STATUS "protobuf library found")set(UVC_APP_DEPENDENT_LIBS ${UVC_APP_DEPENDENT_LIBS} protobuf-lite)include_directories(${PROTOBUF_INCLUDE_DIRS})include_directories(${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR})protobuf_generate_cpp(PROTO_SRCS PROTO_HDRS${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/uvc/uvc_data.proto)set(UVC_APP_INC ${UVC_APP_INC} ${PROTO_HDRS})set(SOURCE ${SOURCE} ${PROTO_SRCS} ${PROTO_HDRS})endif()
else()add_definitions(-fno-rtti)option(USE_ROCKIT "uvc camera use rockit" OFF)if(USE_ROCKIT)add_definitions(-DUSE_ROCKIT=1)SET(UVC_APP_DEPENDENT_LIBS${UVC_APP_DEPENDENT_LIBS}rockit)install(FILES conf/uvc.json DESTINATION ../etc/uvc_app/)else()
#		add_definitions(-DUSE_RKMEDIA=1)
#		add_definitions(-DEPTZ_ENABLE=1)
#		include_directories(${ROCKX_HEADER_DIR})
#		set(UVC_APP_DEPENDENT_LIBS
#		    ${UVC_APP_DEPENDENT_LIBS}
#		    easymedia
#		    rockx
#		    rga
#		    ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/libs/libuvcAlgorithm.so)
#		set(SOURCE
#		   ${SOURCE}
#		   process/eptz_control.cpp
#		   process/zoom_control.cpp
#		   )
#		set(Algorithm_LIBS ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/libs/libuvcAlgorithm.so)
#		install(FILES ${Algorithm_LIBS} DESTINATION lib)endif()
endif()option(DBSERVER_SUPPORT  "enbale dbserver" OFF)
if (${DBSERVER_SUPPORT})add_definitions(-DDBSERVER_SUPPORT)set(UVC_APP_DEPENDENT_LIBS ${UVC_APP_DEPENDENT_LIBS} IPCProtocol)
endif()if(CMAKE_SIZEOF_VOID_P EQUAL 8)add_definitions(-DUSE_ARM64)
else()target_link_libraries(rkuvc ${CMAKE_SOURCE_DIR}/libs/libmjpeg_fps_ctr.a)SET(UVC_APP_DEPENDENT_LIBS${UVC_APP_DEPENDENT_LIBS}${CMAKE_SOURCE_DIR}/libs/libmjpeg_fps_ctr.a)option(ENABLE_MINILOGGER  "enbale minilogger" ON)if (${ENABLE_MINILOGGER})find_package(MiniLogger REQUIRED)add_definitions(-DENABLE_MINILOGGER)set(UVC_APP_DEPENDENT_LIBS ${UVC_APP_DEPENDENT_LIBS} MiniLogger::MiniLogger)target_link_libraries(rkuvc MiniLogger::MiniLogger)endif()
endif()option(COMPILES_CAMERA "compile:with rkmedia v4l2 flow " OFF)
option(EPTZ_SUPPORT "uvc support eptz" OFF)
if(COMPILES_CAMERA)include_directories(process)add_definitions(-DCAMERA_CONTROL)set(SOURCE${SOURCE}process/camera_control.cppprocess/camera_pu_control.cpp)
endif()ADD_EXECUTABLE(uvc_app ${SOURCE})
#target_link_libraries(uvc_app ${UVC_APP_DEPENDENT_LIBS} PkgConfig::JSON-C)
target_link_libraries(uvc_app ${UVC_APP_DEPENDENT_LIBS} PkgConfig::JSON-C rkuvc -lrkaiq)install(DIRECTORY ./uvc DESTINATION includeFILES_MATCHING PATTERN "*.h")install(TARGETS uvc_app DESTINATION bin)
install(DIRECTORY . DESTINATION binFILES_MATCHING PATTERN "*.sh"PERMISSIONS OWNER_READ OWNER_WRITE OWNER_EXECUTEGROUP_READ GROUP_WRITE GROUP_EXECUTEWORLD_READ WORLD_WRITE WORLD_EXECUTE)if(EXISTS "mpp_enc_cfg.conf")set(ETC_DST "${PROJECT_SOURCE_DIR}/../../target/etc/")file(COPY mpp_enc_cfg.conf DESTINATION ${ETC_DST})
endif(EXISTS "mpp_enc_cfg.conf")if(DEFINED INSTALL_LIBRKUVC)
install(TARGETS rkuvc DESTINATION lib)
endif()

这是一个CMakeLists.txt文件，用于构建名为uvc_app的项目。以下是对该文件的解析：

首先，使用cmake_minimum_required指定需要的最低CMake版本，并设置C++标准为11。

然后，通过PROJECT命令设置项目名称为uvc_app。

接着，使用include命令包含FindPkgConfig模块，并通过pkg_check_modules命令查找名为JSON-C的依赖库。这里使用了IMPORTED_TARGET参数来导入json-c库。

然后，使用include_directories命令添加一系列头文件路径。

继续，使用add_library命令将LIB_SOURCE中的源文件编译为名为rkuvc的共享库，并链接pthread、drm、rockchip_mpp和easymedia等库。

然后，通过设置变量SOURCE指定项目的源文件。

紧接着，设置UVC_APP_DEPENDENT_LIBS变量，包含项目所依赖的库。

接下来，根据ENABLE_USB3和ENABLE_AISERVER选项的设置，进行相关的定义和处理。

然后，根据DBSERVER_SUPPORT选项的设置，进行相关定义和库的链接。

根据CMAKE_SIZEOF_VOID_P的大小来选择性地进行处理。

最后，使用ADD_EXECUTABLE命令将源文件编译为可执行文件uvc_app，并链接依赖的库。

最后，使用INSTALL命令将相关文件安装到指定目录。

三、CMakeLists.txt详解

CMakeLists.txt 是 CMake 构建系统使用的脚本文件，通过这个文件，CMake 能够为各种环境生成标准的构建文件。

CMakeLists.txt 配置文件的编写主要包含以下几个部分：

  1. cmake_minimum_required: 这个命令是用来设定运行这个 cmake 的最低版本要求的，对于不同版本的 cmake，其支持的命令、变量、属性等有所区别。
cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
  1. project: 这个命令表明产生的工作空间的名称，一般与你的项目名称相同。
project(MyProject)
  1. set: 主要用来显式的定义变量。
set(SRC_LIST main.c)
  1. add_executable 和 add_library: 这两个命令分别是用来添加需要编译的可执行文件和库。如：
add_executable(main ${SRC_LIST})

这个命令会生成一个可执行文件 main，源文件是通过前面 set 命令定义的 SRC_LIST 变量。

add_library(my_lib STATIC ${SRC_LIST})

这个命令会生成一个静态库 my_lib，源文件是通过前面 set 命令定义的 SRC_LIST 变量。

  1. target_link_libraries: 这个命令用来为 target 添加需要链接的共享库。
target_link_libraries(main my_lib)
  1. include_directories 和 link_directories: 这两个命令分别用于指定头文件的搜索路径和库文件的搜索路径。
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/include)
link_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib)
  1. find_package: 这个命令用来找系统中已存在的库。比如你的程序需要用到 Boost 库，你就需要使用此命令来找 Boost。
find_package(Boost REQUIRED)
if(Boost_FOUND)include_directories(${Boost_INCLUDE_DIRS})target_link_libraries(main ${Boost_LIBRARIES})
endif()

这些是 CMakeLists.txt 中常用的一些命令，实际上 CMake 还支持更加复杂的语法，能够适应不同的编译需求。你可以在官方的文档中找到更详细的信息。

四、配置和构建示例项目

  1. 创建一个名为"build"的目录，并进入该目录：
mkdir build
cd build
  1. 执行CMake命令生成构建文件：
cmake ..
  1. 使用生成的构建工具编译项目：
make
  1. 安装项目：
make install

五、常见问题和使用技巧

常见问题：

  1. CMake如何使用？

CMake是一个跨平台的自动化构建工具，常用于C++项目。可以通过编写CMakeLists.txt文件来描述项目和配置构建过程。在控制台进入目标文件夹，然后运行cmake .即可开始构建。详细使用方法可以参考官方文档。

  1. 如何添加一个依赖库？

可以通过find_package命令查找已安装的库，或者在CMakeLists.txt中添加依赖库的路径和链接方式。

  1. 如何设置编译选项？

可以使用add_definitions命令添加编译器选项。例如，add_definitions(-DDEBUG)可以定义一个DEBUG宏。

  1. 如何设置输出路径？

可以使用set(CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin)命令指定可执行文件的输出路径。

  1. 如何使用外部头文件或源文件？

可以使用include_directories命令添加头文件路径，或者通过add_library将外部源文件编译为库再进行链接。

使用技巧：

  1. 使用target_link_libraries命令来链接库，这样可以避免手动设置链接路径和依赖关系。

  2. 在编写CMakeLists.txt文件时，应该将尽可能多的信息保存为变量，方便后续修改和维护。

  3. 可以使用file(GLOB sources "*.cpp")命令来自动搜索所有符合要求的源文件，方便管理。

  4. 如果需要编译多个可执行文件，可以使用add_executable()命令多次定义。同时，需要注意使用不同的变量名来保存源文件列表，避免相互覆盖。

  5. 在构建前应该清理CMake缓存。通常可以在构建目录中运行rm CMakeCache.txt命令来删除已有的缓存文件。

最佳实践：

  1. 建议将CMakeLists.txt文件拆分为多个小文件，并使用include命令进行引用。这样可以使文件结构更加清晰，方便维护。

  2. 建议使用CMake版本控制工具（如cmake-format）格式化代码和自动补全缺失的标准选项，以保证更好的代码风格和可读性。

  3. 建议使用CTest进行测试管理，该工具可以方便地为项目添加单元测试和集成测试。

  4. 建议在CMakeLists.txt中使用if语句来控制编译选项，例如根据平台或库是否安装来切换编译选项。

  5. 建议使用CMake的交叉编译功能，以支持在其他平台上构建项目。可以通过设置CMAKE_TOOLCHAIN_FILE路径来使用交叉编译。

结论:
CMakeLists.txt作为CMake构建系统的核心文件，为我们提供了一种简化项目构建过程的方式。通过了解CMakeLists.txt文件的结构和使用方法，我们可以更高效地管理项目的编译过程，提高开发效率。希望本文能够帮助读者更好地理解和使用CMake。

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