[系统运维]ubuntu18.04下--CMake教程

CMake 教程

CMake是开源、跨平台的构建工具，可以让我们通过编写简单的配置文件去生成本地的CMakeList.txt，这个配置文件是独立于运行平台和编译器的，这样就不用亲自去编写Makefile了，而且配置文件可以直接拿到其它平台上使用，无需修改，非常方便。

参考网站：

[1] Cmake官网

[2] Cmake github网址

[3] Cmake Documentation

[4] Linux下CMake简明教程

[5] Modern CMake 简体中文版

0. CMake安装及卸载

1. sh文件安装

sudo sh cmake-3.22.3-linux-x86_64.sh --prefix=/usr/local --exclude-subdir

2. apt-get 方式

sudo apt-get install cmake

3. 源代码方式

# 下载 cmake-3.22.3.tar.gz
wget https://github.com/Kitware/CMake/releases/download/v3.22.3/cmake-3.22.3.tar.gz

# 解压 cmake-3.21.0-rc2.tar.gz

tar -zxvf cmake-3.22.3.tar.gz

# 切换到 CMake 源目录并执行 bootstrap 脚本

cd cmake-3.22.3.tar.gz
./bootstrap --parallel=32

# 执行 make
make -j32
make install -j32
ln -s /usr/local/bin/cmake /usr/bin/cmake 
# 软连接 ln [original filename] [link name]

# 查看 cmake 工具版本
cmake --version

4. CMake 卸载

sudo apt-get autoremove cmake

1. 创建简单的实例

• main.cpp

#include <iostream>

int main() {

    std::cout << "Hello, World!" << std::endl;

    return 0;

}

• CMakeList.txt

# cmake 最低版本需求
cmake_minimum_required(VERSION 3.13)

# 工程名称
project(cmake_study)

# 设置
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

# 编译源码生成目标
add_executable(cmake_study src/main.cpp)

• 文件列表
  

• CMake 编译

# 创建文件夹
mkdir build
# cd 到build 文件夹
cd build
# cmake 编译CMakeList.txt
cmake .. 
# make 产生可执行文件
make
# 运行
./cmake_study 

2. CMake 重要参数

• 设置项目名称 project()

project(MyProject)

执行：project(MyProject)，就是定义了一个项目的名称为：MyProject，对应的就会生成两个变量：_BINARY_DIR和_SOURCE_DIR，但是cmake中其实已经有两个预定义的变量：PROJECT_BINARY_DIR和PROJECT_SOURCR_DIR ;

• 编译

# 内部构建
cmake ./ 
make

# 外部构建:外部构建的话， 中间文件和可执行文件会放在build目录
mkdir build
cd ./build
cmake ../ 
make

• 获取文件路径中的所有源文件

aux_sourcr_directory(<dir> <variable>)

aux_sourcr_directory(. DIR_SRCS)
# 将aux_sourcr_directory(. DIR_SRCS)当前目录下的源文件名字存放 到变量DIR_SRCS里面 ，如果源文件比较多，直接用DIR_SRCS变量即可

• 编译源码生成目标

add_executable(exename srcname)
# exename : 生成的可执行文件的名字
# srcname : 源文件

add_executable(Demo ${DIR_SRCS})
# 可执行文件为 Demo 
./Demo #运行可执行文件

• 生成静态库dll

add_library(libname [SHARED|STATIC|MODULE] [EXCLUDE_FROM_ALL] source1 source2 ... sourceN)

说明：

libname : 生成的库文件的名字

[SHARED|STATIC|MODULE] :生成库文件的类型（动态库|静态库|模块）

[EXCLUDE_FROM_ALL] :有这个参数表示该库不会被默认构建

source1 source2 … sourceN: 生成库依赖的源文件

# 实例1
add_library(ALib SHARE alib.cpp)
# 实例2
aux_sourcr_directory(. DIR_SRCS)
add_library(ALib STATIC ${DIR_SRCS})

• 添加头文件目录

  # 方法1
  target_include_directories(<target> [SYSTEM] [BEFORE] <INTERFACE|PUBLIC|PRIVATE> [items1...] [<INTERFACE|PUBLIC|PRIVATE> [items2...] ...])
  
  # 当我们添加子项目之后还需要设置一个include路径，例子： eg:target_include_directories(RigelEditor PUBLIC ./include/rgeditor)，表示给 RigelEditor 这个子项目添加一个库文件的路径
  
  # 方法2
  include_directories([AFTER|BEFORE] [SYSTEM] dir1 [dir2 …])
  # [AFTER|BEFORE]：指定了要添加路径是添加到原有列表之前还是之后 
  # [SYSTEM]：若指定了system参数，则把被包含的路径当做系统包含路径来处理
  # dir1 [dir2 …]把这些路径添加到CMakeLists及其子目录的CMakeLists的头文件包含项目中
  

  include_directories("/opt/MATLAB/R2012a/extern/include")
  

  • 引入opencv实例

引入opencv头文件和库说明：

按照此路径，cmake可以找到一个opencv的设置文件OpenCVConfig.cmake,其中预定义变量OpenCV_INCLUDE_DIRS，OpenCV_VERSION,OpenCV_LIBS

# ===================================================================================
#  The OpenCV CMake configuration file
#
#             ** File generated automatically, do not modify **
#
#  Usage from an external project:
#    In your CMakeLists.txt, add these lines:
#
#    find_package(OpenCV REQUIRED)
#    include_directories(${OpenCV_INCLUDE_DIRS}) # Not needed for CMake >= 2.8.11
#    target_link_libraries(MY_TARGET_NAME ${OpenCV_LIBS})
#
#    Or you can search for specific OpenCV modules:
#
#    find_package(OpenCV REQUIRED core videoio)
#
#    You can also mark OpenCV components as optional:

#    find_package(OpenCV REQUIRED core OPTIONAL_COMPONENTS viz)
#
#    If the module is found then OPENCV_<MODULE>_FOUND is set to TRUE.
#
#    This file will define the following variables:
#      - OpenCV_LIBS                     : The list of all imported targets for OpenCV modules.
#      - OpenCV_INCLUDE_DIRS             : The OpenCV include directories.
#      - OpenCV_COMPUTE_CAPABILITIES     : The version of compute capability.
#      - OpenCV_ANDROID_NATIVE_API_LEVEL : Minimum required level of Android API.
#      - OpenCV_VERSION                  : The version of this OpenCV build: "3.4.6"
#      - OpenCV_VERSION_MAJOR            : Major version part of OpenCV_VERSION: "3"
#      - OpenCV_VERSION_MINOR            : Minor version part of OpenCV_VERSION: "4"
#      - OpenCV_VERSION_PATCH            : Patch version part of OpenCV_VERSION: "6"
#      - OpenCV_VERSION_STATUS           : Development status of this build: ""
#
#    Advanced variables:
#      - OpenCV_SHARED                   : Use OpenCV as shared library
#      - OpenCV_INSTALL_PATH             : OpenCV location
#      - OpenCV_LIB_COMPONENTS           : Present OpenCV modules list
#      - OpenCV_USE_MANGLED_PATHS        : Mangled OpenCV path flag
#
#    Deprecated variables:
#      - OpenCV_VERSION_TWEAK            : Always "0"
#
# ===================================================================================

# ======================================================
#  Version variables:
# ======================================================

# 实例：引入opencv库和头文件
cmake_minimum_required( VERSION 3.15 )
project( mainwindow )
 
# 添加c++ 11标准支持
set( CMAKE_CXX_FLAGS "-std=c++11" )
 
# 寻找OpenCV库
set(OpenCV_DIR /home/ubuntu/opt/opencv-3.4.6/release)
find_package( OpenCV 3 REQUIRED )
# 添加头文件
include_directories( ${OpenCV_INCLUDE_DIRS} )
 
add_executable( mainwindow mainwindow.cpp )
# 链接OpenCV库
target_link_libraries( mainwindow ${OpenCV_LIBS} )

# 第一个: 添加头文件

# 第二个:找到源文件

# 第三个：与目标链接起来

参考：

使用CMake构建OpenCV项目

Linux 使用cmake构建OpenCV项目

• 添加库文件

# 命令1:
target_link_libraries(<target> [item1 [item2 [...]]] [[debug|optimized|general] <item>] ...)

# 命令2：
link_libraries()
# 给当前工程链接需要的库文件（全路径）
link_libraries(("/opt/MATLAB/R2012a/bin/glnxa64/ ") #必须添加带名字的全路径 libeng.so

• 控制目标属性

set_target_properties()
set_target_properties(target1 target2 ... PROPERTIES 属性名称1 值 属性名称2 值 ... )

• 变量与缓存

  • 局部变量

  变量的名称通常大写 ;

   # 设置局部变量
  set(MY_VARIABLE "value")
  # 引用局部变量
  ${MY_VARIABLE}
  

  • 缓存

  缓存变量就是cache变量，相当于全局变量;

  set(MY_CACHE_VALUE "cache_value" CACHE INTERNAL "THIS IS MY CACHE VALUE")
  # THIS IS MY CACHE VALUE，这个字符串相当于对变量的描述说明，不能省略，但可 以自己随便定义
  

  • 环境变量

    # 设置环境变量：
    set(ENV{variable_name} value) 
    
    # 获取环境变量：
    $ENV{variable_name} 
    

  • 内置变量

    CMake里面包含大量的内置变量，和自定义的变量相同，常用的有以下：

    内置变量	说明	备注
    CMAKE_C_COMPILER	指定C编译器
    CMAKE_CXX_COMPILER	指定C++编译器
    EXECUTABLE_OUTPUT_PATH	指定可执行文件的存放路径
    LIBRARY_OUTPUT_PATH	指定库文件的放置路径
    CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR	当前处理的CMakeLists.txt所在的路径
    CMAKE_BUILD_TYPE	控制构建的时候是Debug还是Release	set(CMAKE_BUILD_TYPE Debug)
    CMAKE_SOURCR_DIR	CMAKE_SOURCR_DIR
    CMAKE_BINARY_DIR	CMAKE_BINARY_DIR：内部构建指的是工程顶层目录，外部构建指的是工程发生编译的目录
    CMAKE_CURRENT_LIST_LINE	输出这个内置变量所在的行

  • 缓存

  # 缓存就是之前提到的CMakeCache文件，参见：CMake命令行选项的设置- >CMakeCache.txt文件
  

• CMake 基本语法

  不太完善后续补充一下

  • if …else…

  if (expression)
  COMMAND1(ARGS ...)
  COMMAND2(ARGS ...)
  ... 
  else (expression)
  COMMAND1(ARGS ...) 
  COMMAND2(ARGS ...)
  ... 
  endif (expression)
  

  • while

  WHILE(condition)
  COMMAND1(ARGS ...) 
  COMMAND2(ARGS ...) 
  ... 
  ENDWHILE(condition)
  

  • Foreach

  FOREACH(loop_var arg1 arg2 ...)
  COMMAND1(ARGS ...)
  COMMAND2(ARGS ...)
  ... 
  ENDFOREACH(loop_var)
  
  # 实例
  AUX_SOURCE_DIRECTORY(. SRC_LIST)
  FOREACH(F ${SRC_LIST})
  MESSAGE(${F})
  ENDFOREACH(F)
  

?

3. 构建项目结构

.
├── CMakeList.txt
├── include/
│   ├── CMakeList.txt
│   ├── includeA.h
│   └── includeB.h
├── lib/
│   ├── CMakeList.txt
│   ├── libA.c
│   └── libB.c
└── main.cpp

• 第一层CMakeList.txt

# 内容如下：
# 项目名称 
project(main)
#需要的cmake最低版本
cmake_minium_required(VERSION 2.8)
#将当前目录下的源文件名都赋给DIR_SRC目录
aux_source_directories(. DIR_SRC)
#添加include目录
include_directories(include)
#生成可执行文件
add_executable(main ${DIR_SRC})
#添加子目录
add_subdirectories(lib)
#将生成的文件与动态库相连
target_link_libraries(main test)
#test是lib目录里面生成的

• lib目录CMakeList.txt

#内容如下： 
#将当前的源文件名字都添加到DIR_LIB变量下
aux_source_director(. DIR_LIB)
#生成库文件命名为test
add_libraries(test ${DIR_LIB})

• include目录

# include目录的CMakeLists可以为空，因为我们已经将include目录包含在第一层的文件里面

4. CMakeList.txt 模板

• 单个CMakeList.txt模板

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
                           
project(main)         
## MESSAGE(FATAL_ERROR "${CMAKE_BUILD_TYPE}")

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCC)
    message("COMPILER IS GNUCC")    
    ADD_DEFINITIONS ( -std=c++11 )  
endif(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCC)

# 1. protobuf
# 1.1. Find required protobuf package
find_package(Protobuf REQUIRED)
if(PROTOBUF_FOUND)
    message(STATUS "protobuf library found")
else()
    message(FATAL_ERROR "protobuf library is needed but cant be found")
endif()
# 1.2. 生成pb.h、pb.cc必须要加的指令    
include_directories(${PROTOBUF_INCLUDE_DIRS})
INCLUDE_DIRECTORIES(${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR})
PROTOBUF_GENERATE_CPP(PROTO_SRCS PROTO_HDRS ${CMAKE_SOURCE_DIR}/include/protobuf/proto/config.proto)
# 1.3. head file path，头文件目录
message(${PROTO_HDRS})
INCLUDE_DIRECTORIES(${CMAKE_SOURCE_DIR}/include/protobuf)

# 2. CUDA
set(CUDA_DIR "/usr/local/cuda")
find_package(CUDA)
SET(CUDA_NVCC_FLAGS --disable-warnings;-std=c++11;-O3;-gencode arch=compute_75,code=sm_75)
##	CUDA_ADD_LIBRARY(${PROJECT_NAME} SHARED)
message(${CUDA_NVCC_FLAGS})

# 3. opencv
##	set(OpenCV_DIR "/data/wuh/open_source/opencv-3.4.6/build")
##	find_package(OpenCV REQUIRED)
## 	include_directories(${OpenCV_INCLUDE_DIRS})
link_directories("/usr/local/lib")
include_directories("/usr/local/include/opencv4")
link_directories("")

#message(${SOURCE_FILES})

# 4. tensorRT
include_directories(/data/wuh/software/TensorRT-5.1.2.2/include)
link_directories(/data/wuh/software/TensorRT-5.1.2.2/lib)
link_directories(/data/wuh/project/test_algorithm_module/algorithm_module/build/)
LINK_LIBRARIES(algorithm)


# 5. 头文件
# 5.1. 定义函数，用于递归添加头文件
function(include_sub_directories_recursively root_dir)
    if (IS_DIRECTORY ${root_dir})               # 当前路径是一个目录吗，是的话就加入到包含目录
        message("include dir: " ${root_dir})
        include_directories(${root_dir})
    endif()

    file(GLOB ALL_SUB RELATIVE ${root_dir} ${root_dir}/*) # 获得当前目录下的所有文件，让如ALL_SUB列表中
    foreach(sub ${ALL_SUB})
        if (IS_DIRECTORY ${root_dir}/${sub})
            include_sub_directories_recursively(${root_dir}/${sub}) # 对子目录递归调用，包含
        endif()
    endforeach()
endfunction()
# 5.2. 添加头文件
include_sub_directories_recursively(${CMAKE_SOURCE_DIR}/include) # 对子目录递归调用，包含
MESSAGE(STATUS "CMAK_SOURCE_DIR" ${CMAKE_SOURCE_DIR})

# 6. 添加源文件
FILE(GLOB_RECURSE SOURCE_FILES ${CMAKE_SOURCE_DIR}/src/*.cu  ${CMAKE_SOURCE_DIR}/src/*.cpp)
#message(${SOURCE_FILES})

# 7. 添加链接库
LINK_LIBRARIES(opencv_ml opencv_objdetect opencv_imgproc opencv_core opencv_highgui opencv_imgcodecs opencv_shape opencv_videoio opencv_video)
LINK_LIBRARIES(nvcaffe_parser nvinfer nvinfer_plugin nvparsers)
LINK_LIBRARIES(avcodec avformat swscale avutil)
LINK_LIBRARIES(cuda nvcuvid)
## LINK_LIBRARIES(algorithm)
LINK_LIBRARIES(glog)

# 8.source directory，源文件目录
AUX_SOURCE_DIRECTORY(test DIR_SRCS)

# 9. 设置环境变量，编译用到的源文件全部都要放到这里，否则编译能够通过，
# 但是执行的时候会出现各种问题，比如"symbol lookup error xxxxx , undefined symbol"
SET(ALL_SRCS ${DIR_SRCS} ${PROTO_SRCS} ${SOURCE_FILES} ${M_INCLUDE_FILES})

# 10.add executable file，添加要编译的可执行文件
##  ADD_EXECUTABLE(${PROJECT_NAME} ${ALL_SRCS})
CUDA_ADD_EXECUTABLE(${PROJECT_NAME} ${ALL_SRCS})

# 11. 链接目标文件与库文件，添加可执行文件所需要的库，比如我们用到了libm.so（命名规则：lib+name+.so），就添加该库的名称
TARGET_LINK_LIBRARIES(${PROJECT_NAME} ${PROTOBUF_LIBRARIES})
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} /usr/local/cuda-10.1/lib64/libcudart.so)
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} /usr/local/cuda-10.1/lib64/libcudnn.so)

• 多个CMakeList.txt模板

• 主目录

文件目录结构；
├── CMakeLists.txt
├── fileA/
│ ├── CMakeLists.txt
│ ├── fileA.cpp
│ └── fileA.h
├── fileB/
│ ├── CMakeLists.txt
│ ├── fileB.cpp
│ └── fileB.h
└── main.cpp

// main.cpp
#include <iostream>
#include "fileA.h"
#include "fileB.h"
int main()
{
    fileA();
    fileB();
    return 0;
}

# 主目录下的CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)

project (cmake_files)

# Add header file include directories
include_directories(./fileA ./fileB)

# Add block directories
set(FILEA_SRC fileA/fileA.cpp)
set(FILEB_SRC fileB/fileB.cpp)

# Target
add_executable(cmake_files main.cpp ${FILEA_SRC} ${FILEB_SRC})

• 子目录FileA

// 子目录FileA 头文件
#ifndef FILEA_H
#define FILEA_H
#include <iostream>
void fileA();
#endif

// 子目录FileA 源文件
#include "fileA.h"
#include<iostream>
void fileA()
{
    std::cout<<"FileA--Start"<<std::endl;
}

  # 子目录FileA下的CMakeLists.txt
  aux_source_directory(. DIR_FILEA_SRCS)
  add_library(fileA ${DIR_FILEA_SRCS})

• 子目录FileB

// 子目录FileB 头文件
#ifndef FILEB_H
#define FILEB_H
#include <iostream>
void fileB();
#endif

// 子目录FileB 源文件
#include "fileB.h"
#include<iostream>
void fileB()
{
    std::cout<<"FileB--Start"<<std::endl;
}

  # 子目录FileB下的CMakeLists.txt
  aux_source_directory(. DIR_FILEB_SRCS)
  add_library(fileB ${DIR_FILEB_SRCS})