一.工程目录结构

??下面给出了测试工程目录，进行了两项测试：一是unit-test目录作为独立生成目标，其CMakeLists.txt在主CMakeLists.txt主被调用；二是subfunc和subsubfunc作为主CMakeLists.txt向下两级的依赖，为主CMakeLists.txt提供源文件支持，其CMakeLists.txt为逐级调用的方式：CMakeLists.txt----->/subfunc/CMakeLists.txt------>/subfunc/subsubfunc/CMakeLists.txt。
??具体目录结构如下：

cmaketest
├── build                                   // 编译目录，生成的目标执行文件文件、静态库、中间缓存文件均存在此处
├── inc                                     // 主头文件目录
│   └── func1.hpp
│   └── func2.hpp
│
└── src                                     // 主源文件目录
│    └── func1.cpp
│    └── func2.cpp
│
└── subfunc                                 // 依赖的一级子目录
│    └── subsubfunc                         // 依赖的二级子目录
│    │        └── subsubfunc.cpp
│    │        └── subsubfunc.hpp
│    │        └──CMakeLists.txt             // 被cmaketest/subfunc/CMakeLists.txt调用
│    └── subfunc.cpp
│    └── subfunc.hpp
│    └── CMakeLists.txt                     // 被cmaketest/CMakeLists.txt调用
│
└── unit-test                               // 单元测试目录，独立生成目标文件
│    └──unit-test.cpp
│    └── CMakeLists.txt                    // 被cmaketest/CMakeLists.txt调用
│
├── main.cpp
├── CMakeLists.txt                        // 最上层、主CMakeLists.txt

二.工程源代码

2.1 上层目录

2.1.1 cmaketest/CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)     # 1.cmake版本
PROJECT(cmaketest)                      # 2.工程名

# set the project name
set(PROJECT_NAME cmaketest)             # 3.设置工程名

# specify the C++ standard 
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)              # 4.设置c++标准为c++17
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)

# 5.设置本地头文件路径，注意：子目录中的头文件通过target_include_directories添加到${PROJECT_NAME}中
INCLUDE_DIRECTORIES(
    inc                 # 上层头文件路径
    ${SUB_INCLUDE_DIR}  # 下级头文件目录
)

# 6.将源文件路径添加到变量SRC_LIST中
AUX_SOURCE_DIRECTORY(.          SRC_LIST)
AUX_SOURCE_DIRECTORY(src        SRC_LIST)

# 7.生成目标(可执行文件)：cmaketest
ADD_EXECUTABLE(${PROJECT_NAME} ${SRC_LIST})

# 8.设置编译时依赖的subfunc静态库
target_link_libraries(${PROJECT_NAME}    #目标：tcu
    subfunc        # sub子目录下的静态库文件
    subsubfunc     # subsub子目录下的静态库文件
)

# 9.添加子目录，这样子目录中的CMakeLists.txt才会被调用
add_subdirectory(subfunc)    # 调用subfunc子目录中的CMakeLists.txt，生成静态库而不生成新目标，目标与主CMakeLists.txt中设定的一致

add_subdirectory(unit-test)   # 调用unit-test子目录中的CMakeLists.txt，生成新目标，目标与主CMakeLists.txt中设定的无关，仅仅是调用

注意：INCLUDE_DIRECTORIES包含的是的头文件的路径可以被各级子目录中的目标所使用，而target_include_directories包含的头文件路径只能被特定目标所使用；另外，注意这里采用的是变量传递（ ${SUB_INCLUDE_DIR}引入子路径）的方式引入子目录中的头文件路径。

2.1.2 cmaketest/main.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include "func1.hpp"   //应用层头文件1
#include "func2.hpp"   //应用层头文件2

int main(int argc, char *argv[])
{
    func1();  //调用上层func1
    func2();  //调用上层func2
    return 0;
}

2.1.3 cmaketest/inc/func1.hpp

#ifndef __FUNC1_HPP__
#define __FUNC1_HPP__

int func1(void);

#endif

2.1.4 cmaketest/inc/func2.hpp

#ifndef __FUNC2_HPP__
#define __FUNC2_HPP__

int func2(void);

#endif

2.1.5 cmaketest/src/func1.cpp

#include "subfunc.hpp"   //subfunc头文件
#include "func1.hpp"     //应用层头文件1
#include <iostream>
#include <string>

int func1(void)
{
    std::cout<<"------------func1函数调用开始----------"<<std::endl;
    subfunc1();
    std::cout<<"------------func1函数调用结束----------"<<std::endl<<std::endl;
    return 0;
}

2.1.6 cmaketest/src/func2.cpp

#include "subfunc.hpp"   //subfunc头文件
#include "func2.hpp"     //应用层头文件1
#include <iostream>
#include <string>

int func2(void)
{
    std::cout<<"------------func2函数调用开始----------"<<std::endl;
    subfunc2();
    std::cout<<"------------func2函数调用结束----------"<<std::endl;
    return 0;
}

2.2 subfunc及subsubfunc子目录

2.2.1 cmaketest/subfunc/CMakeLists.txt

# 1.将本目录下的所有.c 文件添加到SUB_DIR_LIB_SRCS变量
AUX_SOURCE_DIRECTORY(. SUB_DIR_SRC_LIST)

# 2.设置当前的头文件路径
set(SUB_INCLUDE_DIR 
    ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}          # 当前源文件路径
    ${SUB_SUB_INCLUDE_DIR}               # 由下层subsubfunc目录传递的头文件路径
    CACHE INTERNAL "subfunc include dir" # 这个字符串相当于对变量SUB_INCLUDE_DIR的描述说明，不能省略，但可以自己随便定义,只有添加了这个描述SUB_INCLUDE_DIR变量才能被上层CMakeLists.txt调用！！！
)

MESSAGE(STATUS "subfunc层头文件路径 :${SUB_INCLUDE_DIR}")

# 3.生成静态库
add_library(subfunc ${SUB_DIR_SRC_LIST})

# 4.添加subsubfunc子目录，这样子目录中的CMakeLists.txt才会被调用
add_subdirectory(subsubfunc)

2.2.2 cmaketest/subfunc/subfunc.hpp

#ifndef __SUB_FUNC_HPP__
#define __SUB_FUNC_HPP__

int subfunc1(void);
int subfunc2(void);

#endif

2.2.3 cmaketest/subfunc/subfunc.cpp

#include "subfunc.hpp"
#include "subsubfunc.hpp"
#include <iostream>
#include <string>

int subfunc1(void)
{
    std::cout<<"------subfunc1函数调用开始------"<<std::endl;
    /* 中间调用subsubfunc1函数 */
subsubfunc1();
    std::cout<<"------subfunc1函数调用结束------"<<std::endl;
    return 0;
}
int subfunc2(void)
{
    std::cout<<"------subfunc2函数调用开始------"<<std::endl;
subsubfunc2();

    /* 中间调用subsubfunc2函数 */

    std::cout<<"------subfunc2函数调用结束------"<<std::endl;
    return 0;
}

2.2.4 cmaketest/subfunc/subsubfunc/CMakeLists.txt

# 1.将本目录下的所有.c 文件添加到SUB_DIR_LIB_SRCS变量
AUX_SOURCE_DIRECTORY(. SUB_SUB_DIR_SRC_LIST)

# 2.设置当前的头文件路径
set(SUB_SUB_INCLUDE_DIR 
    ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}              # 当前源文件路径
    CACHE INTERNAL "subsubfunc include dir"  # 这个字符串相当于对变量SUB_SUB_INCLUDE_DIR的描述说明，不能省略，但可以自己随便定义,只有添加了这个描述SUB_SUB_INCLUDE_DIR变量才能被上层CMakeLists.txt调用！！！
)

MESSAGE(STATUS "subsubfunc层头文件路径 :${SUB_SUB_INCLUDE_DIR}")

# 3.生成静态库
add_library(subsubfunc ${SUB_SUB_DIR_SRC_LIST})

2.2.5 cmaketest/subfunc/subsubfunc/subsubfunc.hpp

#ifndef __SUB_SUB_FUNC_HPP__
#define __SUB_SUB_FUNC_HPP__

int subsubfunc1(void);
int subsubfunc2(void);

#endif

2.2.6 cmaketest/subfunc/subsubfunc/subsubfunc.cpp

#include "subsubfunc.hpp"

#include <iostream>
#include <string>

int subsubfunc1(void)
{
    std::cout<<"-subsubfunc1函数调用开始-"<<std::endl;
    
    std::cout<<"-subsubfunc1函数调用结束-"<<std::endl;
    return 0;
}
int subsubfunc2(void)
{
    std::cout<<"-subsubfunc2函数调用开始-"<<std::endl;

    std::cout<<"-subsubfunc2函数调用结束-"<<std::endl;
    return 0;
}

分析：注意头文件目录变量的逐级向上传递，通过设置SUB_SUB_INCLUDE_DIR变量（必须添加CACHE INTERNAL "subsubfunc include dir"描述），将subsubfunc文件下的头文件路径传递给了上级sunfunc文件下的CMakeLists.txt；通过设置SUB_INCLUDE_DIR变量（必须添加CACHE INTERNAL "subfunc include dir"描述），将subfunc文件下的头文件路径（包含之前获得的${SUB_SUB_INCLUDE_DIR}）传递给了最上层文件下的CMakeLists.txt。

2.3 unit-test子目录

2.3.1 cmaketest/unit-test/CMakeLists.txt

add_executable(unit-test unit-test.cpp)
target_link_libraries(unit-test boost_system pthread)

2.3.2 cmaketest/unit-test/unit-test.cpp

#include <boost/asio.hpp> 
#include <iostream>

int main(int argc,char* argv[])
{
    std::cout<<"unit-test代码调用!!!"<<std::endl;
    return 0;
}

2.4 源代码git路径

https://github.com/hututu578/cmaketest

三.编译及出现的问题

??在项目路径下创建/build文件夹，用于存放cmake编译过程中生成的各种中间文件、库、最终目标文件等：

cd build
cmake . .
make

??在cmake编译的过程中发现了一个问题，就是一开始执行cmake . .时候，并没有完成头文件变量的传递，导致make编译出错。cmake . .执行与make执行结果如下：
cmake . .
在这里插入图片描述
make

??可以看到，由于SUB_SUB_INCLUDE_DIR变量并没有传递到subfunc层的CMakeLists.txt，从而导致了在subfunc层并没有包含全部发头文件路径，导致编译的时候找不到subsubfunc.hpp。
解决方案：
??经过反复测试发现，多执行几次cmake . .(三次以上)就可以解决这个问题，猜测是因为多次执行cmake . .的过程完成了SUB_SUB_INCLUDE_DIR和SUB_INCLUDE_DIR变量向上层的传递，多执行几次cmake . .的执行结果如下：
在这里插入图片描述

四.build目录分析

??下面是执行编译完成后的build文件目录结构：
在这里插入图片描述
可以看出，unit-test作为独立的子目录，生成了独立的目标文件unit-test。而在subfunc下生成了libsubfunc.a的静态库文件，在subsubfunc下生成了libsubsubfunc.a的静态库文件，这两个库文件供最上层CMakeLists.txt调用，并最终生成一个目标文件cmaketest。

五.程序执行结果

在这里插入图片描述

六.总结

??上述测试了两种类型的多级CMakeLists.txt调用，一种是独立的unit-test生成独立的目标文件，与主CMakeLists.txt仅有一个调用与被调用的关系，并不存在任何的编译依关系；
??而另一种多级CMakeLists.txt调用之间存在上下级的依赖关系，下层的源代码给上层的调用提供支持（以生成静态库的方式），这里进行了分层设计，下层的头文件路径仅传递给调用的上一层而不会传递给最上层，这种变量传递的方式提高了代码的分层性，这里需要注意变量的设置（CACHE INTERNAL属性的必须添加）以完成下层到上层的变量传递，上述的两种分层CMakeLists.txt调用方式可覆盖基本的全部开发场景。