C/C++学习笔记 CMake 与 Make有什么区别？

一、什么是编译？

        编译器是一种将源代码翻译成机器码的程序。代码的编译包括几个步骤，包括预处理、编译和链接，以创建可在其目标计算机上直接运行的库或可执行文件。

​         这个编译过程也称为构建过程，这是 CMake 和Make发挥作用的地方。 ​

        CMake 和 Make 之间的主要区别之一是 CMake 创建的输出可供 Make 等构建系统使用。这意味着 CMake 充当其他构建系统的生成器，并不负责实际编译。相比之下，Make 的输出是可以在目标计算机上执行的已编译二进制文件。

        另外CMake 附带一个 GUI，可用于配置项目。GUI 是命令行的替代品，特别是当需要以可视化方式执行命令时。相比之下，Make 是一个纯粹的命令行工具，不提供任何类型的 GUI。

二、CMake 和 Make 的工作原理

        CMake 和 Make 将构建程序所需的所有命令放在 Makefile或CMakeLists.txt文件中，而无需每次都输入它们，从而节省时间。

        Make是一个控制从程序源文件生成可执行文件和其他非源文件的工具。它从名为 Makefile 的文件中获取有关如何构建程序的说明。

        CMake 需要一个CMakeLists.txt文件，并且是一个跨平台的 Make。这意味着它可以在不同的操作系统上运行。它允许独立于编译器的构建、测试、打包和安装软件。需要注意的是，CMake 为其他系统生成构建文件；但是，它本身并不是一个构建系统。CMake 可以生成 Makefile，然后可以在正在工作的平台上将生成的 Makefile 与 Make 一起使用：

三、一个简单实例

1、程序文件

        该程序由三个文件组成：main.cpp、age.cpp和process_age.h。

  main.cpp

# include "process_age.h"
# include <iostream>

int main(){
    std::cout << "Hello, Earthly!\n";
    processAge();
    return 0;
}

        age.cpp

# include <iostream>
using namespace std;

void processAge(){
    int age;

    cout << "Please enter your age: ";
    cin >> age;

    cout << "You are " << age << " years old.\n";

        process_age.h

void processAge();

2、使用 Make 进行构建

        要使用 Make 构建项目，您必须创建一个 Makefile。Makefile 条目通常具有以下格式：

target: dependencies
<tab>    command

        对于此示例，Makefile 的内容将如下所示：

hello_age: hello.o age.o
    g++ hello.o age.o -o hello_age
    
hello.o: hello.cpp
    g++ -c hello.cpp
    
age.o: age.cpp
    g++ -c age.cpp
    
clean:
    rm *.o hello_age

        从上面我们可以看到，我们有hello_age它依赖于 hello.o 和 age.o 对象。hello.o 和 age.o 对象分别由 hello.cpp 和 age.cpp 源文件创建。

        创建 Makefile 后，四个文件现在应该位于目录中：

        要使用 Make 运行此程序，请make在终端中运行。这将使用g++ 编译器编译文件，该编译器应该已安装在计算机上。此命令的输出将是hello_age可执行文件：

        接下来，运行命令./hello_age，它将运行可执行文件并打印出“Hello, Earthly!”。然后它会提示输入年龄。对于给定的年龄“50”，它将打印以下内容：

Hello, Earthly!
Please enter your age: 50
You are 50 years old.

        运行应用程序后，可以通过运行命令来清理创建的文件了，方法是运行make命令make clean，从目录中删除age.o、main.o和hello_age

3、使用CMake 进行构建

        首先创建一个名为hello_cmake的目录，并放入三个文件：age.cpp、main.cpp和process_age.h：

        然后在hello_cmake目录中，创建两个名为build-unix和build-windows的目录。CMake 创建的所有内容都将放置在这些目录中，它们有助于分离源文件和 CMake 创建的文件。build-unix在 Unix 系统上运行的构建需要 ，build-windows在 Windows 系统上需要 。

        接下来，创建一个名为 的文件CMakeLists.txt，即 CMake 配置文件。它包含用于构建程序的指令：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10.0)

#project name
project (hello_cmake)

add_executable(hello_age main.cpp age.cpp)

        该CMakeLists.txt文件包含一组指令和说明，描述项目的源文件和目标。上面的内容以cmake_minimun_required(VERSION 3.10.0)开头，指定可用于处理项目的 CMake 的最低版本。

        在本例中，您需要 3.10.0 版本，否则会报告错误。

        project(hello_cmake)指定传递给命令的项目的名称，并添加从指定源文件（即和）构建的add_executable(hello_age main.cpp age.cpp)名为的可执行目标。

        如果使用 Unix 系统，请到build-unix文件夹​​并运行以下命令：

cmake ..

        这将构建项目并在build-unix文件夹中创建一个 Makefile：

        Makefile 现已创建。要编译应用程序，请运行以下make命令将hello-age可执行文件放入build-unix目录中：

 make

        简而言之，CMake 和 Make 的区别在于，Make 从源文件创建可执行文件，而源文件必须包含 Makefile。相反，使用 CMake 时，CMakeLists.txt会提供一个文件，用于创建 Makefile。然后，此 Makefile 与 Make 一起使用，创建可运行的可执行文件。

四、跨平台与单一平台

        CMake 和 Make 之间的另一个区别是 CMake 是跨平台的，而 Make 是单平台的。使用 CMake，您可以在不同平台上使用相同的命令构建相同的程序。

        上面的例子在Windows机器上，复制目录hello_cmake，然后build-windows使用命令提示符导航到该目录：

cmake ..

        这将为 Windows Visual Studio构建系统构建 C++ 代码：

-- Building for: Visual Studio 15 2017
-- Selecting Windows SDK version 10.0.17763.0 to target Windows 10.0.18363.
-- The C compiler identification is MSVC 19.16.27043.0
-- The CXX compiler identification is MSVC 19.16.27043.0
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working C compiler: C:/Program Files (x86)/Microsoft Visual Studio/2017/BuildTools/VC/Tools/MSVC/14.16.27023/bin/Hostx86/x86/cl.exe - skipped
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - done
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: C:/Program Files (x86)/Microsoft Visual Studio/2017/BuildTools/VC/Tools/MSVC/14.16.27023/bin/Hostx86/x86/cl.exe - skipped
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: C:/CMake_vs_Make/hello_cmake/build-windows

        会生成类似如下的内容

        接下来，使用 Visual Studio Code 打开hello_cmake.sln文件或在命令提示符中编译它。要编译它，只需确保MSBuild.exe在路径中。然后从build-windows文件夹中运行以下命令：

MSBuild.exe hello_age.vcxproj

        上述代码将构建项目，会创建三个目录：Debug、、hello_age.dir和Win32。在目录中找到可执行文件Debug，我们就可以直接运行

hello_age.exe

         如上所述，可以在基于 Unix 的系统和基于 Windows 的系统上运行相同的命令，以使用 CMake 创建构建系统，这使得 CMake 与平台无关。生成输出后，可以使用任何构建系统来构建应用程序。在本例中，Make 用于基于 Unix 的平台，MSBuild 用于 Windows。