一、文檔背景

在Linux系統下開發一個較大型的項目時，涉及到許多目錄與文件，如果每個目錄下的Makefile都手動去編寫，效率會非常低，同時，也容易出錯。

自動生成 Makefile 文件可以簡化項目的構建過程，提高開發效率，并增加項目的可維護性。

二、 解決的問題或者進行問題分析

Makefile 文件的自動生成通常是通過使用構建工具或生成工具來實現的。有幾個工具可以幫助自動生成 Makefile 文件，其中一些常見的包括：

● CMake： CMake 是一個跨平臺的構建系統生成工具，它可以自動生成針對不同構建系統（包括 Makefile）的配置文件。通過編寫 CMakeLists.txt 文件，你可以使用 CMake 生成相應的 Makefile，并用于構建你的項目。

● Autotools： Autotools 是一套用于自動化軟件構建、配置和安裝的工具集。它包括 Autoconf、Automake 和 Libtool。Autoconf 可以根據 configure.ac 文件生成 configure 腳本，而 Automake 可以根據 Makefile.am 文件生成 Makefile。

● qmake： qmake 是 Qt 庫附帶的一個構建系統生成工具。通過編寫 .pro 文件，你可以使用 qmake 自動生成適用于不同平臺的 Makefile 文件。

● GNU Automake： GNU Automake 是 Autoconf 的一部分，它用于生成 Makefile.in 文件，從而使 Autoconf 自動生成最終的 Makefile。

本文將通過CMake工具來實現Makefile文件的自動生成。

三、 如何應用CMake來自動生成Makefile文件

實例工程的目錄與文件情況如圖3-1所示：

圖3-1

1. 在“math”目錄下，創建一個CMakeLists.txt文件，內容如圖3-2所示：

圖3-2

2. 在“mathlib”目錄下，創建一個CMakeLists.txt文件，內容如圖3-3所示：

圖3-3

3. 在“Add”目錄下，創建一個CMakeLists.txt文件，內容如圖3-4所示：

圖3-4

4. 在“Sub、Mul、Div”目錄下，參照“Add”目錄的CMakeLists.txt文件創建類似的CMakeLists.txt文件。

5. 在“math”目錄下，運行“cmake -S . -B build”,開始生成Makefile文件，如圖3-5所示：

圖3-5

6. 進入“build”目錄下，可以看到Makefile文件已生成，同時也創建工程的目錄鏡象，相應的目錄下都生成了Makefile文件，如圖3-6所示：

圖3-6

四、驗證自動生成的Makefile的正確性

進入在“build”目錄下，運行make,并運行執行文件：main，如圖4-1所示：

圖4-1

五、討論分析

1. CMakeLists.txt的基本結構是什么？

# Set the minimum required version of CMake

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# Define the project name

project(MyProject)

# Add build rules for an executable or library

add_executable(my_executable main.cpp)

# Set the source file directory

add_subdirectory(src)

# Set the library file directory

add_subdirectory(lib)

# Add linking libraries

target_link_libraries(my_executable my_library)

# Add include directories

target_include_directories(my_executable PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include)

上述代碼包含了以下主要元素：

● cmake_minimum_required： 設置 CMake 的最低版本要求。

● project： 定義項目名稱。

● add_executable 或 add_library： 添加可執行文件或庫的構建規則。

● add_subdirectory： 設置源文件目錄或子項目的構建規則。

● target_link_libraries： 添加鏈接庫的規則。

● target_include_directories： 添加包含目錄的規則。

2. cmake，Bazel及buck等構建工具的差異?

CMake：

特點：

● 語言支持： CMake 是一種構建工具和構建系統生成工具，支持多種編程語言，包括 C++、C、Java、Python 等。

● 平臺支持： CMake 是跨平臺的，可以生成針對不同平臺（Windows、Linux、macOS 等）的構建系統。

● 生成器： CMake 支持生成多種構建系統，如 Makefile、Ninja、Visual Studio 等。

● 易學易用： CMake 的語法相對簡單，易于學習和使用。

● 社區支持： 有廣泛的社區支持和文檔資源。

Bazel：(google)

特點：

● 多語言支持： Bazel 支持多種編程語言，包括 C++, Java, Python, Go, JavaScript。

● 高度可重現： 通過準確的依賴分析和緩存機制，Bazel 確保構建是可重現的，即使在分布式環境中也能保持一致。

● 多平臺支持： 能夠構建適用于多個平臺的軟件，包括 Linux、macOS、Windows 等。

● 分布式構建： 支持將構建任務分發到多臺計算機上，以加速構建過程。

● 增量構建： 只重新構建發生變化的部分，提高構建效率。

● 支持多倉庫： 能夠處理大規模代碼庫，支持多倉庫構建。

Buck：

特點：

● Android/iOS 構建： Buck 最初是為 Facebook 的 Android 和 iOS 項目開發的，因此在處理移動應用構建方面非常強大。

● 增量構建： 與 Bazel 一樣，Buck 也支持增量構建，只重新構建發生變化的部分。

● 可配置性： 提供靈活的配置選項，允許開發者根據項目需求進行定制。

● 并行構建： 能夠并行構建項目，提高構建效率。

● 緩存機制： 使用緩存來存儲中間和最終構建產物，以減少不必要的重新構建。

共同點：

● 都支持分布式構建，可以將構建任務分發到多個機器上。

● 都注重構建速度和可重現性。

● 都采用聲明式的構建規則，使用 BUILD 文件來描述構建過程。

六、結論

應用CMake工具自動生成 Makefile 文件可以簡化項目的構建過程，大大提高了項目的開發效率。