Question

NOTE : 这个示例代码可以在 https://github.com/dev-cafe/cmake-cookbook/tree/v1.0/chapter-01/recipe-03 找到，其中有 C++和 Fortran 示例。该配置在 CMake 3.5 版（或更高版本) 测试有效的，并且已经在 GNU/Linux、macOS 和 Windows 上进行了测试。

项目中会有单个源文件构建的多个可执行文件的可能。项目中有多个源文件，通常分布在不同子目录中。这种实践有助于项目的源代码结构，而且支持模块化、代码重用和关注点分离。同时，这种分离可以简化并加速项目的重新编译。本示例中，我们将展示如何将源代码编译到库中，以及如何链接这些库。

准备工作

回看第一个例子，这里并不再为可执行文件提供单个源文件，我们现在将引入一个类，用来包装要打印到屏幕上的消息。更新一下的 hello-world.cpp :

#include "Message.hpp"
​
#include <cstdlib>
#include <iostream>
​
int main() {
  Message say_hello("Hello, CMake World!");
  std::cout << say_hello << std::endl;
​
  Message say_goodbye("Goodbye, CMake World");
  std::cout << say_goodbye << std::endl;
​
  return EXIT_SUCCESS;
}

Message 类包装了一个字符串，并提供重载过的 << 操作，并且包括两个源码文件： Message.hpp 头文件与 Message.cpp 源文件。 Message.hpp 中的接口包含以下内容：

#pragma once
​
#include <iosfwd>
#include <string>
​
class Message {
public:
  Message(const std::string &m) : message_(m) {}
  friend std::ostream &operator<<(std::ostream &os, Message &obj) {
    return obj.printObject(os);
  }
private:
  std::string message_;
  std::ostream &printObject(std::ostream &os);
};

Message.cpp 实现如下：

#include "Message.hpp"
​
#include <iostream>
#include <string>
​
std::ostream &Message::printObject(std::ostream &os) {
  os << "This is my very nice message: " << std::endl;
  os << message_;
  return os;
}

具体实施

这里有两个文件需要编译，所以 CMakeLists.txt 必须进行修改。本例中，先把它们编译成一个库，而不是直接编译成可执行文件:

1. 创建目标 - 静态库。库的名称和源码文件名相同，具体代码如下：

   add_library(message
     STATIC
       Message.hpp
       Message.cpp
     )

2. 创建 hello-world 可执行文件的目标部分不需要修改：

   add_executable(hello-world hello-world.cpp)

3. 最后，将目标库链接到可执行目标：

   target_link_libraries(hello-world message)

4. 对项目进行配置和构建。库编译完成后，将连接到 hello-world 可执行文件中：

   $ mkdir -p build
   $ cd build
   $ cmake ..
   $ cmake --build .
   ​
   Scanning dependencies of target message
   [ 25%] Building CXX object CMakeFiles/message.dir/Message.cpp.o
   [ 50%] Linking CXX static library libmessage.a
   [ 50%] Built target message
   Scanning dependencies of target hello-world
   [ 75%] Building CXX object CMakeFiles/hello-world.dir/hello-world.cpp.o
   [100%] Linking CXX executable hello-world
   [100%] Built target hello-world

   $ ./hello-world
   ​
   This is my very nice message:
   Hello, CMake World!
   This is my very nice message:
   Goodbye, CMake World

工作原理

本节引入了两个新命令：

• add_library(message STATIC Message.hpp Message.cpp) ：生成必要的构建指令，将指定的源码编译到库中。 add_library 的第一个参数是目标名。整个 CMakeLists.txt 中，可使用相同的名称来引用库。生成的库的实际名称将由 CMake 通过在前面添加前缀 lib 和适当的扩展名作为后缀来形成。生成库是根据第二个参数( STATIC 或 SHARED ) 和操作系统确定的。
• target_link_libraries(hello-world message) : 将库链接到可执行文件。此命令还确保 hello-world 可执行文件可以正确地依赖于消息库。因此，在消息库链接到 hello-world 可执行文件之前，需要完成消息库的构建。

编译成功后，构建目录包含 libmessage.a 一个静态库（在 GNU/Linux 上) 和 hello-world 可执行文件。

CMake 接受其他值作为 add_library 的第二个参数的有效值，我们来看下本书会用到的值：

• STATIC ：用于创建静态库，即编译文件的打包存档，以便在链接其他目标时使用，例如：可执行文件。
• SHARED ：用于创建动态库，即可以动态链接，并在运行时加载的库。可以在 CMakeLists.txt 中使用`add_library(message SHARED

  Message.hpp Message.cpp) `从静态库切换到动态共享对象(DSO)。

• OBJECT ：可将给定 add_library 的列表中的源码编译到目标文件，不将它们归档到静态库中，也不能将它们链接到共享对象中。如果需要一次性创建静态库和动态库，那么使用对象库尤其有用。我们将在本示例中演示。
• MODULE ：又为 DSO 组。与 SHARED 库不同，它们不链接到项目中的任何目标，不过可以进行动态加载。该参数可以用于构建运行时插件。

CMake 还能够生成特殊类型的库，这不会在构建系统中产生输出，但是对于组织目标之间的依赖关系，和构建需求非常有用：

• IMPORTED ：此类库目标表示位于项目外部的库。此类库的主要用途是，对现有依赖项进行构建。因此， IMPORTED 库将被视为不可变的。我们将在本书的其他章节演示使用 IMPORTED 库的示例。参见: https://cmake.org/cmake/help/latest/manual/cmakebuildsystem.7.html#imported-targets
• INTERFACE ：与 IMPORTED 库类似。不过，该类型库可变，没有位置信息。它主要用于项目之外的目标构建使用。我们将在本章第 5 节中演示 INTERFACE 库的示例。参见: https://cmake.org/cmake/help/latest/manual/cmake-buildsystem.7.html#interface-libraries
• ALIAS ：顾名思义，这种库为项目中已存在的库目标定义别名。不过，不能为 IMPORTED 库选择别名。参见: https://cmake.org/cmake/help/latest/manual/cmake-buildsystem.7.html#alias-libraries ​

本例中，我们使用 add_library 直接集合了源代码。后面的章节中，我们将使用 target_sources 汇集源码，特别是在第 7 章。请参见 Craig Scott 的这篇精彩博文: https://crascit.com/2016/01/31/enhanced-source-file-handling-with-target_sources/ ，其中有对 target_sources 命令的具体使用。

更多信息

现在展示 OBJECT 库的使用，修改 CMakeLists.txt ，如下：

cmake_minimum_required(VERSION 3.5 FATAL_ERROR)
project(recipe-03 LANGUAGES CXX)
​
add_library(message-objs
    OBJECT
        Message.hpp
        Message.cpp
    )
​
# this is only needed for older compilers
# but doesn't hurt either to have it
set_target_properties(message-objs
    PROPERTIES
        POSITION_INDEPENDENT_CODE 1
    )
​
add_library(message-shared
    SHARED
        $<TARGET_OBJECTS:message-objs>
    )
​
add_library(message-static
    STATIC
        $<TARGET_OBJECTS:message-objs>
    )
​
add_executable(hello-world hello-world.cpp)
​
target_link_libraries(hello-world message-static)

首先， add_library 改为 add_library(Message-objs OBJECT Message.hpp Message.cpp) 。此外，需要保证编译的目标文件与生成位置无关。可以通过使用 set_target_properties 命令，设置 message-objs 目标的相应属性来实现。

NOTE : 可能在某些平台和/或使用较老的编译器上，需要显式地为目标设置 POSITION_INDEPENDENT_CODE 属性。

现在，可以使用这个对象库来获取静态库( message-static ) 和动态库( message-shared )。要注意引用对象库的生成器表达式语法: $<TARGET_OBJECTS:message-objs> 。生成器表达式是 CMake 在生成时（即配置之后) 构造，用于生成特定于配置的构建输出。参见: https://cmake.org/cmake/help/latest/manual/cmake-generator-expressions.7.html 。我们将在第 5 章中深入研究生成器表达式。最后，将 hello-world 可执行文件链接到消息库的静态版本。

是否可以让 CMake 生成同名的两个库？换句话说，它们都可以被称为 message ，而不是 message-static 和 message-share d 吗？我们需要修改这两个目标的属性：

add_library(message-shared
  SHARED
    $<TARGET_OBJECTS:message-objs>
    )
​
set_target_properties(message-shared
    PROPERTIES
        OUTPUT_NAME "message"
    )
​
add_library(message-static
    STATIC
        $<TARGET_OBJECTS:message-objs>
    )
​
set_target_properties(message-static
    PROPERTIES
        OUTPUT_NAME "message"
    )

我们可以链接到 DSO 吗？这取决于操作系统和编译器：

1. GNU/Linux 和 macOS 上，不管选择什么编译器，它都可以工作。
2. Windows 上，不能与 Visual Studio 兼容，但可以与 MinGW 和 MSYS2 兼容。

这是为什么呢？生成好的 DSO 组需要程序员限制符号的可见性。需要在编译器的帮助下实现，但不同的操作系统和编译器上，约定不同。CMake 有一个机制来处理这个问题，我们将在第 10 章中解释它如何工作。