All problems in computer science can be solved by another level of indirection.php
David Wheeler
你或许听过好几种 Make 工具,例如 GNU Make ,QT 的 qmake ,微软的 MS nmake,BSD Make(pmake),Makepp,等等。这些 Make 工具遵循着不一样的规范和标准,所执行的 Makefile 格式也千差万别。这样就带来了一个严峻的问题:若是软件想跨平台,必需要保证可以在不一样平台编译。而若是使用上面的 Make 工具,就得为每一种标准写一次 Makefile ,这将是一件让人抓狂的工做。html
CMake附图 1 CMake就是针对上面问题所设计的工具:它首先容许开发者编写一种平台无关的 CMakeList.txt 文件来定制整个编译流程,而后再根据目标用户的平台进一步生成所需的本地化 Makefile 和工程文件,如 Unix 的 Makefile 或 Windows 的 Visual Studio 工程。从而作到“Write once, run everywhere”。显然,CMake 是一个比上述几种 make 更高级的编译配置工具。一些使用 CMake 做为项目架构系统的知名开源项目有 VTK、ITK、KDE、OpenCV、OSG 等 [1]。linux
在 linux 平台下使用 CMake 生成 Makefile 并编译的流程以下:c++
cmake PATH
或者 ccmake PATH
生成 Makefile 1 1ccmake
和 cmake
的区别在于前者提供了一个交互式的界面。 。其中, PATH
是 CMakeLists.txt 所在的目录。make
命令进行编译。本文将从实例入手,一步步讲解 CMake 的常见用法,文中全部的实例代码能够在这里找到。若是你读完仍以为意犹未尽,能够继续学习我在文章末尾提供的其余资源。git
本节对应的源代码所在目录:Demo1。github
对于简单的项目,只须要写几行代码就能够了。例如,假设如今咱们的项目中只有一个源文件 main.cc ,该程序的用途是计算一个数的指数幂。web
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/**
* power - Calculate the power of number.
* @param base: Base value.
* @param exponent: Exponent value.
*
* @return base raised to the power exponent.
*/
double power(double base, int exponent)
{
int result = base;
int i;
if (exponent == 0) {
return 1;
}
for(i = 1; i < exponent; ++i){
result = result * base;
}
return result;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc < 3){
printf("Usage: %s base exponent \n", argv[0]);
return 1;
}
double base = atof(argv[1]);
int exponent = atoi(argv[2]);
double result = power(base, exponent);
printf("%g ^ %d is %g\n", base, exponent, result);
return 0;
}
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首先编写 CMakeLists.txt 文件,并保存在与 main.cc 源文件同个目录下:数组
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# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 项目信息
project (Demo1)
# 指定生成目标
add_executable(Demo main.cc)
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CMakeLists.txt 的语法比较简单,由命令、注释和空格组成,其中命令是不区分大小写的。符号 #
后面的内容被认为是注释。命令由命令名称、小括号和参数组成,参数之间使用空格进行间隔。架构
对于上面的 CMakeLists.txt 文件,依次出现了几个命令:ide
cmake_minimum_required
:指定运行此配置文件所需的 CMake 的最低版本;project
:参数值是 Demo1
,该命令表示项目的名称是 Demo1
。add_executable
: 将名为 main.cc 的源文件编译成一个名称为 Demo 的可执行文件。以后,在当前目录执行 cmake .
,获得 Makefile 后再使用 make
命令编译获得 Demo1 可执行文件。
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[ehome@xman Demo1]$ cmake .
-- The C compiler identification is GNU
4.8.2
-- The CXX compiler identification is GNU
4.8.2
-- Check
for working C compiler: /usr/sbin/cc
-- Check
for working C compiler: /usr/sbin/cc -- works
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info -
done
-- Check
for working CXX compiler: /usr/sbin/c++
-- Check
for working CXX compiler: /usr/sbin/c++ -- works
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info -
done
-- Configuring
done
-- Generating
done
-- Build files have been written to: /home/ehome/Documents/programming/C/power/Demo1
[ehome@xman Demo1]$ make
Scanning dependencies of target Demo
[
100%] Building C object CMakeFiles/Demo.dir/main.cc.o
Linking C executable Demo
[
100%] Built target Demo
[ehome@xman Demo1]$ ./Demo
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5 ^ 4 is 625
[ehome@xman Demo1]$ ./Demo
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7 ^ 3 is 343
[ehome@xman Demo1]$ ./Demo
2 10
2 ^ 10 is 1024
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本小节对应的源代码所在目录:Demo2。
上面的例子只有单个源文件。如今假如把 power
函数单独写进一个名为 MathFunctions.c
的源文件里,使得这个工程变成以下的形式:
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./Demo2
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+--- main.cc
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+--- MathFunctions.cc
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+--- MathFunctions.h
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这个时候,CMakeLists.txt 能够改为以下的形式:
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# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 项目信息
project (Demo2)
# 指定生成目标
add_executable(Demo main.cc MathFunctions.cc)
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惟一的改动只是在 add_executable
命令中增长了一个 MathFunctions.cc
源文件。这样写固然没什么问题,可是若是源文件不少,把全部源文件的名字都加进去将是一件烦人的工做。更省事的方法是使用 aux_source_directory
命令,该命令会查找指定目录下的全部源文件,而后将结果存进指定变量名。其语法以下:
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aux_source_directory(<dir> <variable>)
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所以,能够修改 CMakeLists.txt 以下:
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# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 项目信息
project (Demo2)
# 查找当前目录下的全部源文件
# 并将名称保存到 DIR_SRCS 变量
aux_source_directory(. DIR_SRCS)
# 指定生成目标
add_executable(Demo ${DIR_SRCS})
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这样,CMake 会将当前目录全部源文件的文件名赋值给变量 DIR_SRCS
,再指示变量 DIR_SRCS
中的源文件须要编译成一个名称为 Demo 的可执行文件。
本小节对应的源代码所在目录:Demo3。
如今进一步将 MathFunctions.h 和 MathFunctions.cc 文件移动到 math 目录下。
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./Demo3
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+--- main.cc
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+--- math/
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+--- MathFunctions.cc
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+--- MathFunctions.h
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对于这种状况,须要分别在项目根目录 Demo3 和 math 目录里各编写一个 CMakeLists.txt 文件。为了方便,咱们能够先将 math 目录里的文件编译成静态库再由 main 函数调用。
根目录中的 CMakeLists.txt :
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# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 项目信息
project (Demo3)
# 查找当前目录下的全部源文件
# 并将名称保存到 DIR_SRCS 变量
aux_source_directory(. DIR_SRCS)
# 添加 math 子目录
add_subdirectory(math)
# 指定生成目标
add_executable(Demo main.cc)
# 添加连接库
target_link_libraries(Demo MathFunctions)
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该文件添加了下面的内容: 第3行,使用命令 add_subdirectory
指明本项目包含一个子目录 math,这样 math 目录下的 CMakeLists.txt 文件和源代码也会被处理 。第6行,使用命令 target_link_libraries
指明可执行文件 main 须要链接一个名为 MathFunctions 的连接库 。
子目录中的 CMakeLists.txt:
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# 查找当前目录下的全部源文件
# 并将名称保存到 DIR_LIB_SRCS 变量
aux_source_directory(. DIR_LIB_SRCS)
# 生成连接库
add_library (MathFunctions ${DIR_LIB_SRCS})
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在该文件中使用命令 add_library
将 src 目录中的源文件编译为静态连接库。
本节对应的源代码所在目录:Demo4。
CMake 容许为项目增长编译选项,从而能够根据用户的环境和需求选择最合适的编译方案。
例如,能够将 MathFunctions 库设为一个可选的库,若是该选项为 ON
,就使用该库定义的数学函数来进行运算。不然就调用标准库中的数学函数库。
咱们要作的第一步是在顶层的 CMakeLists.txt 文件中添加该选项:
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# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 项目信息
project (Demo4)
# 加入一个配置头文件,用于处理 CMake 对源码的设置
configure_file (
"${PROJECT_SOURCE_DIR}/config.h.in"
"${PROJECT_BINARY_DIR}/config.h"
)
# 是否使用本身的 MathFunctions 库
option (USE_MYMATH
"Use provided math implementation" ON)
# 是否加入 MathFunctions 库
if (USE_MYMATH)
include_directories ("${PROJECT_SOURCE_DIR}/math")
add_subdirectory (math)
set (EXTRA_LIBS ${EXTRA_LIBS} MathFunctions)
endif (USE_MYMATH)
# 查找当前目录下的全部源文件
# 并将名称保存到 DIR_SRCS 变量
aux_source_directory(. DIR_SRCS)
# 指定生成目标
add_executable(Demo ${DIR_SRCS})
target_link_libraries (Demo ${EXTRA_LIBS})
|
其中:
configure_file
命令用于加入一个配置头文件 config.h ,这个文件由 CMake 从 config.h.in 生成,经过这样的机制,将能够经过预约义一些参数和变量来控制代码的生成。option
命令添加了一个 USE_MYMATH
选项,而且默认值为 ON
。USE_MYMATH
变量的值来决定是否使用咱们本身编写的 MathFunctions 库。以后修改 main.cc 文件,让其根据 USE_MYMATH
的预约义值来决定是否调用标准库仍是 MathFunctions 库:
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#include
#include
#include "config.h"
#ifdef USE_MYMATH
#include "math/MathFunctions.h"
#else
#include
#endif
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc < 3){
printf("Usage: %s base exponent \n", argv[0]);
return 1;
}
double base = atof(argv[1]);
int exponent = atoi(argv[2]);
#ifdef USE_MYMATH
printf("Now we use our own Math library. \n");
double result = power(base, exponent);
#else
printf("Now we use the standard library. \n");
double result = pow(base, exponent);
#endif
printf("%g ^ %d is %g\n", base, exponent, result);
return 0;
}
|
上面的程序值得注意的是第2行,这里引用了一个 config.h 文件,这个文件预约义了 USE_MYMATH
的值。但咱们并不直接编写这个文件,为了方便从 CMakeLists.txt 中导入配置,咱们编写一个 config.h.in 文件,内容以下:
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#cmakedefine USE_MYMATH
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这样 CMake 会自动根据 CMakeLists 配置文件中的设置自动生成 config.h 文件。
如今编译一下这个项目,为了便于交互式的选择该变量的值,可使用 ccmake
命令 2 2也可使用 cmake -i
命令,该命令会提供一个会话式的交互式配置界面。 :
从中能够找到刚刚定义的 USE_MYMATH
选项,按键盘的方向键能够在不一样的选项窗口间跳转,按下 enter
键能够修改该选项。修改完成后能够按下 c
选项完成配置,以后再按 g
键确认生成 Makefile 。ccmake 的其余操做能够参考窗口下方给出的指令提示。
咱们能够试试分别将 USE_MYMATH
设为 ON
和 OFF
获得的结果:
运行结果:
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[ehome@xman Demo4]$ ./Demo
Now we use our own MathFunctions library.
7 ^ 3 = 343.000000
10 ^ 5 = 100000.000000
2 ^ 10 = 1024.000000
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此时 config.h 的内容为:
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#define USE_MYMATH
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运行结果:
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[ehome@xman Demo4]$ ./Demo
Now we use the standard library.
7 ^ 3 = 343.000000
10 ^ 5 = 100000.000000
2 ^ 10 = 1024.000000
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此时 config.h 的内容为:
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/* #undef USE_MYMATH */
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本节对应的源代码所在目录:Demo5。
CMake 也能够指定安装规则,以及添加测试。这两个功能分别能够经过在产生 Makefile 后使用 make install
和 make test
来执行。在之前的 GNU Makefile 里,你可能须要为此编写 install
和 test
两个伪目标和相应的规则,但在 CMake 里,这样的工做一样只须要简单的调用几条命令。
首先先在 math/CMakeLists.txt 文件里添加下面两行:
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# 指定 MathFunctions 库的安装路径
install (TARGETS MathFunctions DESTINATION bin)
install (FILES MathFunctions.h DESTINATION include)
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指明 MathFunctions 库的安装路径。以后一样修改根目录的 CMakeLists 文件,在末尾添加下面几行:
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# 指定安装路径
install (TARGETS Demo DESTINATION bin)
install (FILES "${PROJECT_BINARY_DIR}/config.h"
DESTINATION include)
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经过上面的定制,生成的 Demo 文件和 MathFunctions 函数库 libMathFunctions.o 文件将会被复制到 /usr/local/bin
中,而 MathFunctions.h 和生成的 config.h 文件则会被复制到 /usr/local/include
中。咱们能够验证一下3 3顺带一提的是,这里的 /usr/local/
是默认安装到的根目录,能够经过修改 CMAKE_INSTALL_PREFIX
变量的值来指定这些文件应该拷贝到哪一个根目录。:
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[ehome@xman Demo5]$
sudo make install
[
50%] Built target MathFunctions
[
100%] Built target Demo
Install the project...
-- Install configuration:
""
-- Installing: /usr/local/bin/Demo
-- Installing: /usr/local/include/config.h
-- Installing: /usr/local/bin/libMathFunctions.a
-- Up-to-date: /usr/local/include/MathFunctions.h
[ehome@xman Demo5]$ ls /usr/local/bin
Demo libMathFunctions.a
[ehome@xman Demo5]$ ls /usr/local/include
config.h MathFunctions.h
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添加测试一样很简单。CMake 提供了一个称为 CTest 的测试工具。咱们要作的只是在项目根目录的 CMakeLists 文件中调用一系列的 add_test
命令。
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# 启用测试
enable_testing()
# 测试程序是否成功运行
add_test (test_run Demo 5 2)
# 测试帮助信息是否能够正常提示
add_test (test_usage Demo)
set_tests_properties (test_usage
PROPERTIES PASS_REGULAR_EXPRESSION "Usage: .* base exponent")
# 测试 5 的平方
add_test (test_5_2 Demo 5 2)
set_tests_properties (test_5_2
PROPERTIES PASS_REGULAR_EXPRESSION "is 25")
# 测试 10 的 5 次方
add_test (test_10_5 Demo 10 5)
set_tests_properties (test_10_5
PROPERTIES PASS_REGULAR_EXPRESSION "is 100000")
# 测试 2 的 10 次方
add_test (test_2_10 Demo 2 10)
set_tests_properties (test_2_10
PROPERTIES PASS_REGULAR_EXPRESSION "is 1024")
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上面的代码包含了四个测试。第一个测试 test_run
用来测试程序是否成功运行并返回 0 值。剩下的三个测试分别用来测试 5 的 平方、10 的 5 次方、2 的 10 次方是否都能获得正确的结果。其中 PASS_REGULAR_EXPRESSION
用来测试输出是否包含后面跟着的字符串。
让咱们看看测试的结果:
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[ehome@xman Demo5]$ make test
Running tests...
Test project /home/ehome/Documents/programming/C/power/Demo5
Start
1: test_run
1/4 Test #1: test_run ......................... Passed 0.00 sec
Start
2: test_5_2
2/4 Test #2: test_5_2 ......................... Passed 0.00 sec
Start
3: test_10_5
3/4 Test #3: test_10_5 ........................ Passed 0.00 sec
Start
4: test_2_10
4/4 Test #4: test_2_10 ........................ Passed 0.00 sec
100% tests passed, 0 tests failed out of 4
Total Test time (real) =
0.01 sec
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若是要测试更多的输入数据,像上面那样一个个写测试用例未免太繁琐。这时能够经过编写宏来实现:
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# 定义一个宏,用来简化测试工做
macro (do_test arg1 arg2 result)
add_test (test_${arg1}_${arg2} Demo ${arg1} ${arg2})
set_tests_properties (test_${arg1}_${arg2}
PROPERTIES PASS_REGULAR_EXPRESSION
${result})
endmacro (do_test)
# 使用该宏进行一系列的数据测试
do_test (
5 2 "is 25")
do_test (
10 5 "is 100000")
do_test (
2 10 "is 1024")
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关于 CTest 的更详细的用法能够经过 man 1 ctest
参考 CTest 的文档。
让 CMake 支持 gdb 的设置也很容易,只须要指定 Debug
模式下开启 -g
选项:
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set(CMAKE_BUILD_TYPE "Debug")
set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "$ENV{CXXFLAGS} -O0 -Wall -g -ggdb")
set(CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE "$ENV{CXXFLAGS} -O3 -Wall")
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以后能够直接对生成的程序使用 gdb 来调试。
本节对应的源代码所在目录:Demo6。
有时候可能要对系统环境作点检查,例如要使用一个平台相关的特性的时候。在这个例子中,咱们检查系统是否自带 pow 函数。若是带有 pow 函数,就使用它;不然使用咱们定义的 power 函数。
首先在顶层 CMakeLists 文件中添加 CheckFunctionExists.cmake 宏,并调用 check_function_exists
命令测试连接器是否可以在连接阶段找到 pow
函数。
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# 检查系统是否支持 pow 函数
include (${CMAKE_ROOT}/Modules/CheckFunctionExists.cmake)
check_function_exists (pow HAVE_POW)
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将上面这段代码放在 configure_file
命令前。
接下来修改 config.h.in 文件,预约义相关的宏变量。
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// does the platform provide pow function?
#cmakedefine HAVE_POW
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最后一步是修改 main.cc ,在代码中使用宏和函数:
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#ifdef HAVE_POW
printf("Now we use the standard library. \n");
double result = pow(base, exponent);
#else
printf("Now we use our own Math library. \n");
double result = power(base, exponent);
#endif
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本节对应的源代码所在目录:Demo7。
给项目添加和维护版本号是一个好习惯,这样有利于用户了解每一个版本的维护状况,并及时了解当前所用的版本是否过期,或是否可能出现不兼容的状况。
首先修改顶层 CMakeLists 文件,在 project
命令以后加入以下两行:
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set (Demo_VERSION_MAJOR 1)
set (Demo_VERSION_MINOR 0)
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分别指定当前的项目的主版本号和副版本号。
以后,为了在代码中获取版本信息,咱们能够修改 config.h.in 文件,添加两个预约义变量:
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// the configured options and settings for Tutorial
#define Demo_VERSION_MAJOR @Demo_VERSION_MAJOR@
#define Demo_VERSION_MINOR @Demo_VERSION_MINOR@
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这样就能够直接在代码中打印版本信息了:
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include "config.h"
#include "math/MathFunctions.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc < 3){
// print version info
printf("%s Version %d.%d\n",
argv[
0],
Demo_VERSION_MAJOR,
Demo_VERSION_MINOR);
printf("Usage: %s base exponent \n", argv[0]);
return 1;
}
double base = atof(argv[1]);
int exponent = atoi(argv[2]);
#if defined (HAVE_POW)
printf("Now we use the standard library. \n");
double result = pow(base, exponent);
#else
printf("Now we use our own Math library. \n");
double result = power(base, exponent);
#endif
printf("%g ^ %d is %g\n", base, exponent, result);
return 0;
}
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本节对应的源代码所在目录:Demo8。
本节将学习如何配置生成各类平台上的安装包,包括二进制安装包和源码安装包。为了完成这个任务,咱们须要用到 CPack ,它一样也是由 CMake 提供的一个工具,专门用于打包。
首先在顶层的 CMakeLists.txt 文件尾部添加下面几行:
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# 构建一个 CPack 安装包
include (InstallRequiredSystemLibraries)
set (CPACK_RESOURCE_FILE_LICENSE
"${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/License.txt")
set (CPACK_PACKAGE_VERSION_MAJOR "${Demo_VERSION_MAJOR}")
set (CPACK_PACKAGE_VERSION_MINOR "${Demo_VERSION_MINOR}")
include (CPack)
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上面的代码作了如下几个工做:
接下来的工做是像往常同样构建工程,并执行 cpack
命令。
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cpack -C CPackConfig.cmake
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cpack -C CPackSourceConfig.cmake
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咱们能够试一下。在生成项目后,执行 cpack -C CPackConfig.cmake
命令:
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[ehome@xman Demo8]$ cpack -C CPackSourceConfig.cmake
CPack: Create package using STGZ
CPack: Install projects
CPack: - Run preinstall target
for: Demo8
CPack: - Install project: Demo8
CPack: Create package
CPack: - package: /home/ehome/Documents/programming/C/power/Demo8/Demo8-
1.0.1-Linux.sh generated.
CPack: Create package using TGZ
CPack: Install projects
CPack: - Run preinstall target
for: Demo8
CPack: - Install project: Demo8
CPack: Create package
CPack: - package: /home/ehome/Documents/programming/C/power/Demo8/Demo8-
1.0.1-Linux.tar.gz generated.
CPack: Create package using TZ
CPack: Install projects
CPack: - Run preinstall target
for: Demo8
CPack: - Install project: Demo8
CPack: Create package
CPack: - package: /home/ehome/Documents/programming/C/power/Demo8/Demo8-
1.0.1-Linux.tar.Z generated.
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此时会在该目录下建立 3 个不一样格式的二进制包文件:
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[ehome@xman Demo8]$ ls Demo8-*
Demo8-
1.0.1-Linux.sh Demo8-1.0.1-Linux.tar.gz Demo8-1.0.1-Linux.tar.Z
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这 3 个二进制包文件所包含的内容是彻底相同的。咱们能够执行其中一个。此时会出现一个由 CPack 自动生成的交互式安装界面:
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[ehome@xman Demo8]$ sh Demo8-
1.0.1-Linux.sh
Demo8 Installer Version:
1.0.1, Copyright (c) Humanity
This is a self-extracting archive.
The archive will be extracted to: /home/ehome/Documents/programming/C/power/Demo8
If you want to stop extracting, please press <ctrl-C>.
The MIT License (MIT)
Copyright (c)
2013 Joseph Pan(http://hahack.com)
Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of
this software and associated documentation files (the
"Software"), to deal in
the Software without restriction, including without limitation the rights to
use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of
the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to
do so,
subject to the following conditions:
The above copyright notice and this permission notice shall be included
in all
copies or substantial portions of the Software.
THE SOFTWARE IS PROVIDED
"AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS
FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR
COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER
IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
Do you accept the license? [yN]:
y
By default the Demo8 will be installed
in:
"/home/ehome/Documents/programming/C/power/Demo8/Demo8-1.0.1-Linux"
Do you want to include the subdirectory Demo8-
1.0.1-Linux?
Saying no will install
in: "/home/ehome/Documents/programming/C/power/Demo8" [Yn]:
y
Using target directory: /home/ehome/Documents/programming/C/power/Demo8/Demo8-
1.0.1-Linux
Extracting, please wait...
Unpacking finished successfully
|
完成后提示安装到了 Demo8-1.0.1-Linux 子目录中,咱们能够进去执行该程序:
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[ehome@xman Demo8]$ ./Demo8-
1.0.1-Linux/bin/Demo 5 2
Now we use our own Math library.
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关于 CPack 的更详细的用法能够经过 man 1 cpack
参考 CPack 的文档。
CMake 能够很轻松地构建出在适合各个平台执行的工程环境。而若是当前的工程环境不是 CMake ,而是基于某个特定的平台,是否能够迁移到 CMake 呢?答案是可能的。下面针对几个经常使用的平台,列出了它们对应的迁移方案。
.vcproj
或 .vcxproj
)生成 CMakeLists.txt 文件。