CMake高级用法：从“Hello World”到“世界征服”
各位好！今天咱们不聊“Hello World”，那玩意儿太初级，咱们要聊点刺激的——用CMake构建复杂的C++项目，甚至玩转交叉编译。别怕，这玩意儿听起来吓人，实际上就像搭乐高积木，只要掌握了诀窍，就能拼出你想要的任何东西。
想象一下，你是一位雄心勃勃的C++开发者，梦想着创造一个能改变世界的应用。这个应用可能包含成千上万行代码，多个模块，甚至需要运行在不同的操作系统和硬件平台上。这时候，你需要一个强大的构建系统来帮你管理这一切，而CMake，就是你的秘密武器。
CMake是什么？别告诉我你只知道它能生成Makefile
很多人对CMake的印象就是“一个生成Makefile的工具”。这就像说“汽车只是一个能跑的盒子”一样，太肤浅了！CMake是一个跨平台的构建系统生成器，它能根据你的项目描述文件（CMakeLists.txt），生成各种构建系统，比如Makefile、Ninja、Visual Studio工程等等。这意味着，你只需要写一份CMakeLists.txt，就能在Linux、Windows、macOS等平台构建你的项目，而不用为每个平台都写一套构建脚本。是不是很酷？
CMake真正的强大之处在于它的灵活性和可扩展性。你可以用它来管理复杂的依赖关系，自定义构建过程，甚至实现交叉编译。接下来，我们就一步一步地探索CMake的这些高级特性。
第一步：模块化你的项目，让CMake帮你理清头绪
一个复杂的C++项目通常由多个模块组成，每个模块负责不同的功能。为了更好地管理项目，我们需要将项目拆分成多个子目录，每个子目录对应一个模块。
举个例子，假设我们有一个名为“AwesomeProject”的项目，它包含三个模块：core、gui和network。我们的项目结构如下：
AwesomeProject/
├── CMakeLists.txt
├── core/
│ ├── CMakeLists.txt
│ ├── core.h
│ └── core.cpp
├── gui/
│ ├── CMakeLists.txt
│ ├── gui.h
│ └── gui.cpp
└── network/
├── CMakeLists.txt
├── network.h
└── network.cpp每个子目录都有一个CMakeLists.txt文件，用于描述该模块的构建规则。
顶层CMakeLists.txt负责管理整个项目，它看起来像这样：
cmake_minimum_required(VERSION 3.10) # 指定CMake的最低版本
project(AwesomeProject) # 定义项目名称
add_subdirectory(core) # 添加子目录core
add_subdirectory(gui) # 添加子目录gui
add_subdirectory(network) # 添加子目录network
# 创建一个可执行文件
add_executable(AwesomeApp main.cpp)
# 链接所有模块的库
target_link_libraries(AwesomeApp core gui network)每个子目录的CMakeLists.txt负责构建该模块的库，例如core/CMakeLists.txt：
add_library(core core.cpp core.h) # 创建一个名为core的库这样做的好处是，每个模块都可以独立构建，并且可以方便地复用。当你修改了一个模块的代码时，只需要重新构建该模块，而不需要重新构建整个项目。
第二步：管理依赖关系，让CMake成为你的项目管家
一个复杂的C++项目通常依赖于其他的库，比如Boost、Qt等等。CMake可以帮助你管理这些依赖关系，确保你的项目能够正确地链接到这些库。
CMake提供了多种方式来管理依赖关系，最常用的方式是使用find_package命令。find_package命令会搜索系统中已经安装的库，并将库的路径、头文件路径等信息存储到CMake变量中。
例如，如果你想使用Boost库，你可以在CMakeLists.txt中添加以下代码：
find_package(Boost REQUIRED COMPONENTS system filesystem) # 查找Boost库，并要求包含system和filesystem组件
if(Boost_FOUND) # 如果找到了Boost库
include_directories(${Boost_INCLUDE_DIRS}) # 添加Boost的头文件路径
target_link_libraries(AwesomeApp ${Boost_LIBRARIES}) # 链接Boost库
else()
message(FATAL_ERROR "Boost库未找到，请安装Boost库") # 报错
endif()find_package命令会查找Boost库，如果找到了，会将Boost的头文件路径存储到Boost_INCLUDE_DIRS变量中，将Boost的库文件存储到Boost_LIBRARIES变量中。然后，我们就可以使用include_directories命令将Boost的头文件路径添加到编译器的搜索路径中，使用target_link_libraries命令将Boost的库文件链接到我们的程序中。
除了使用find_package命令，你还可以使用FetchContent模块来下载和构建第三方库。FetchContent模块可以从GitHub、GitLab等代码仓库下载第三方库的源代码，并使用CMake构建这些库。
例如，如果你想使用一个名为“fmt”的格式化库，你可以在CMakeLists.txt中添加以下代码：
include(FetchContent)
FetchContent_Declare(
fmt
GIT_REPOSITORY https://github.com/fmtlib/fmt.git
GIT_TAG 8.1.1
)
FetchContent_MakeAvailable(fmt)
include_directories(${fmt_SOURCE_DIR}/include)
target_link_libraries(AwesomeApp fmt::fmt)FetchContent_Declare命令会声明一个名为“fmt”的依赖，并指定它的Git仓库地址和版本。FetchContent_MakeAvailable命令会下载fmt的源代码，并使用CMake构建fmt库。然后，我们就可以使用include_directories命令将fmt的头文件路径添加到编译器的搜索路径中，使用target_link_libraries命令将fmt库链接到我们的程序中。
第三步：自定义构建过程，让CMake听你的指挥
CMake不仅可以帮助你管理依赖关系，还可以让你自定义构建过程。你可以使用CMake命令来执行各种操作，比如生成代码、拷贝文件、执行测试等等。
例如，如果你想在构建之前生成一些代码，你可以使用add_custom_command命令。add_custom_command命令可以让你执行一个自定义的命令，并将命令的输出作为构建过程的一部分。
例如，假设我们有一个名为“generate_code.py”的Python脚本，它可以根据一些模板生成C++代码。我们可以在CMakeLists.txt中添加以下代码：
add_custom_command(
OUTPUT generated_code.cpp # 指定输出文件
COMMAND python generate_code.py # 指定要执行的命令
DEPENDS generate_code.py # 指定依赖文件
WORKING_DIRECTORY ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR} # 指定工作目录
)
add_executable(AwesomeApp main.cpp generated_code.cpp) # 将生成的代码添加到可执行文件中add_custom_command命令会执行generate_code.py脚本，并将脚本的输出保存到generated_code.cpp文件中。DEPENDS参数指定了脚本的依赖文件，这意味着只有当generate_code.py文件发生变化时，才会重新执行脚本。
除了使用add_custom_command命令，你还可以使用add_custom_target命令来定义一个自定义的构建目标。add_custom_target命令可以让你创建一个新的构建目标，该目标可以执行任何你想要的操作。
例如，如果你想创建一个名为“run_tests”的构建目标，该目标可以执行所有的单元测试，你可以在CMakeLists.txt中添加以下代码：
add_custom_target(run_tests
COMMAND ctest # 执行测试命令
DEPENDS AwesomeApp # 指定依赖目标
)add_custom_target命令会创建一个名为“run_tests”的构建目标，该目标会执行ctest命令。DEPENDS参数指定了该目标的依赖目标，这意味着只有当AwesomeApp构建完成后，才能执行run_tests目标。
第四步：玩转交叉编译，让你的代码无处不在
交叉编译是指在一个平台上编译代码，然后在另一个平台上运行。这在嵌入式系统开发中非常常见。CMake可以帮助你实现交叉编译，让你轻松地为不同的平台构建代码。
要实现交叉编译，你需要创建一个工具链文件。工具链文件是一个CMake脚本，它定义了交叉编译器的路径、链接器路径、头文件路径等信息。
例如，假设你想为ARM平台交叉编译代码，你可以创建一个名为“arm-gcc.cmake”的工具链文件，内容如下：
# 设置目标架构
set(CMAKE_SYSTEM_NAME Linux)
set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR arm)
# 指定交叉编译器的路径
set(CMAKE_C_COMPILER arm-linux-gnueabihf-gcc)
set(CMAKE_CXX_COMPILER arm-linux-gnueabihf-g++)
# 指定根文件系统
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH /path/to/your/rootfs)
# 搜索程序和库
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM BOTH)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY BOTH)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE BOTH)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PACKAGE BOTH)然后，你可以在配置CMake时指定工具链文件：
cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=arm-gcc.cmake ..CMake会根据工具链文件中的信息，使用交叉编译器来编译你的代码。
总结：CMake，你的C++项目管家，值得拥有！
CMake是一个非常强大的构建系统，它可以帮助你管理复杂的C++项目，自定义构建过程，甚至实现交叉编译。虽然CMake的学习曲线可能有点陡峭，但是一旦你掌握了它的基本原理，你就会发现它是你C++开发生涯中不可或缺的工具。
希望今天的分享能够帮助你更好地理解和使用CMake。记住，CMake就像乐高积木，只要你掌握了诀窍，就能拼出你想要的任何东西。所以，勇敢地去尝试吧！祝你早日用CMake征服世界！ 记住，代码的世界，乐趣无穷！ 告辞！