CMake 笔记 | [17] 检测外部库 -- 自定义find模块

注意
本文最后更新于 2024-01-29,文中内容可能已过时。

一、导言

导言
目前上一篇,我们了解了CMake其中一种自定义检测外部库的方式,本篇将展示通过编写一个find模块来定位系统上的ZeroMQ库,以能够在非操作系统上检测该库。

二、项目结构

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├── CMakeLists.txt
├── FindZeroMQ.cmake
├── zmq_client.cpp
└── zmq_server.cpp

项目地址:

https://gitee.com/jiangli01/tutorials/tree/master/cmake-tutorial/chapter3/06

注:相关cpp源码与上一篇相同。

CMakeLists.txt
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cmake_minimum_required(VERSION 3.10 FATAL_ERROR)

project(test_zmq LANGUAGES CXX)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
set(CMAKE_CXX_EXTENSIONS OFF)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
set(CMAKE_PREFIX_PATH /opt/zmq)

list(APPEND CMAKE_MODULE_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})

find_package(ZeroMQ REQUIRED)

add_executable(hw_server zmq_server.cpp)

target_include_directories(hw_server
  PRIVATE ${ZeroMQ_INCLUDE_DIRS}
)

target_link_libraries(hw_server
  PRIVATE ${ZeroMQ_LIBRARIES}
)

add_executable(hw_client zmq_client.cpp)

target_include_directories(hw_client
  PRIVATE ${ZeroMQ_INCLUDE_DIRS}
)

target_link_libraries(hw_client
  PRIVATE ${ZeroMQ_LIBRARIES}
)
引用
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list(APPEND CMAKE_MODULE_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})

这行代码是用于在CMake中向CMAKE_MODULE_PATH变量中添加一个目录的路径。通常,CMAKE_MODULE_PATH用于存放自定义的CMake模块文件,这些模块文件可以在项目的CMakeLists.txt文件中通过include等命令来使用。

具体而言,这行代码的作用是将${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}添加到CMAKE_MODULE_PATH中。${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}表示当前CMakeLists.txt所在的目录,即源代码目录。这样做的目的是为了告诉CMake在这个目录中查找自定义的CMake模块。

这样CMake就可以找到,我们自定义的FindZeroMQ.cmake模块。

此示例的主CMakeLists.txt在使用FindZeroMQ.cmake时,与上一篇中使用的CMakeLists.txt不同。这个模块使用find_pathfind_library CMake内置命令,搜索ZeroMQ头文件和库,并使用find_package_handle_standard_args设置相关变量。

FindZeroMQ.cmake
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if(NOT ZeroMQ_ROOT)
  set(ZeroMQ_ROOT "$ENV{ZeroMQ_ROOT}")
endif()

if(NOT ZeroMQ_ROOT)
  find_path(_ZeroMQ_ROOT NAMES include/zmq.h)
else()
  set(_ZeroMQ_ROOT "${ZeroMQ_ROOT}")
endif()

find_path(ZeroMQ_INCLUDE_DIRS NAMES zmq.h HINTS ${_ZeroMQ_ROOT}/include)

if(ZeroMQ_INCLUDE_DIRS)
  set(_ZeroMQ_H ${ZeroMQ_INCLUDE_DIRS}/zmq.h)

  function(_zmqver_EXTRACT _ZeroMQ_VER_COMPONENT _ZeroMQ_VER_OUTPUT)
    set(CMAKE_MATCH_1 "0")
    set(_ZeroMQ_expr "^[ \\t]*#define[ \\t]+${_ZeroMQ_VER_COMPONENT}[ \\t]+([0-9]+)$")
    file(STRINGS "${_ZeroMQ_H}" _ZeroMQ_ver REGEX "${_ZeroMQ_expr}")
    string(REGEX MATCH "${_ZeroMQ_expr}" ZeroMQ_ver "${_ZeroMQ_ver}")
    set(${_ZeroMQ_VER_OUTPUT} "${CMAKE_MATCH_1}" PARENT_SCOPE)
  endfunction()

  _zmqver_EXTRACT("ZMQ_VERSION_MAJOR" ZeroMQ_VERSION_MAJOR)
  _zmqver_EXTRACT("ZMQ_VERSION_MINOR" ZeroMQ_VERSION_MINOR)
  _zmqver_EXTRACT("ZMQ_VERSION_PATCH" ZeroMQ_VERSION_PATCH)

  // We should provide version to find_package_handle_standard_args in the same format as it was requested,
  // otherwise it can't check whether version matches exactly.

  if(ZeroMQ_FIND_VERSION_COUNT GREATER 2)
    set(ZeroMQ_VERSION "${ZeroMQ_VERSION_MAJOR}.${ZeroMQ_VERSION_MINOR}.${ZeroMQ_VERSION_PATCH}")
  else()
  // User has requested ZeroMQ version without patch part => user is not interested in specific patch =>
  // any patch should be an exact match.
    set(ZeroMQ_VERSION "${ZeroMQ_VERSION_MAJOR}.${ZeroMQ_VERSION_MINOR}")
  endif()

  if(NOT ${CMAKE_C_PLATFORM_ID} STREQUAL "Windows")
    find_library(ZeroMQ_LIBRARIES
        NAMES zmq HINTS
        ${_ZeroMQ_ROOT}/lib
        ${_ZeroMQ_ROOT}/lib/x86_64-linux-gnu
    )
  else()
    find_library(ZeroMQ_LIBRARIES
        NAMES libzmq
        "libzmq-mt-${ZeroMQ_VERSION_MAJOR}_${ZeroMQ_VERSION_MINOR}_${ZeroMQ_VERSION_PATCH}"
        "libzmq-${CMAKE_VS_PLATFORM_TOOLSET}-mt-${ZeroMQ_VERSION_MAJOR}_${ZeroMQ_VERSION_MINOR}_${ZeroMQ_VERSION_PATCH}"
        libzmq_d
        "libzmq-mt-gd-${ZeroMQ_VERSION_MAJOR}_${ZeroMQ_VERSION_MINOR}_${ZeroMQ_VERSION_PATCH}"
        "libzmq-${CMAKE_VS_PLATFORM_TOOLSET}-mt-gd-${ZeroMQ_VERSION_MAJOR}_${ZeroMQ_VERSION_MINOR}_${ZeroMQ_VERSION_PATCH}"
        HINTS
        ${_ZeroMQ_ROOT}/lib
    )
  endif()
endif()

include(FindPackageHandleStandardArgs)

find_package_handle_standard_args(ZeroMQ
  FOUND_VAR
    ZeroMQ_FOUND
  REQUIRED_VARS
    ZeroMQ_INCLUDE_DIRS
    ZeroMQ_LIBRARIES
  VERSION_VAR
    ZeroMQ_VERSION
)
引用
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if(NOT ZeroMQ_ROOT)
  set(ZeroMQ_ROOT "$ENV{ZeroMQ_ROOT}")
endif()

如果ZeroMQ_ROOT变量没有被设置,就尝试从环境变量中获取该路径并设置到ZeroMQ_ROOT变量中。这样的设计可以让我们在不修改CMakeLists.txt文件的情况下,通过设置环境变量来指定ZeroMQ库的路径。

引用
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if(NOT ZeroMQ_ROOT)
    find_path(_ZeroMQ_ROOT NAMES include/zmq.h)
else()
    set(_ZeroMQ_ROOT "${ZeroMQ_ROOT}")
endif()
find_path(ZeroMQ_INCLUDE_DIRS NAMES zmq.h HINTS ${_ZeroMQ_ROOT}/include)

用于查找ZeroMQ库的头文件路径,并将路径存储在变量ZeroMQ_INCLUDE_DIRS中。首先检查是否定义了ZeroMQ_ROOT变量,如果未定义,则尝试在系统路径中查找zmq.h头文件;如果已定义,则直接使用ZeroMQ_ROOT变量的值。

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set(_ZeroMQ_H ${ZeroMQ_INCLUDE_DIRS}/zmq.h)
function(_zmqver_EXTRACT _ZeroMQ_VER_COMPONENT _ZeroMQ_VER_OUTPUT)
set(CMAKE_MATCH_1 "0")
set(_ZeroMQ_expr "^[ \\t]*#define[ \\t]+${_ZeroMQ_VER_COMPONENT}[ \\t]+([0-9]+)$")
file(STRINGS "${_ZeroMQ_H}" _ZeroMQ_ver REGEX "${_ZeroMQ_expr}")
string(REGEX MATCH "${_ZeroMQ_expr}" ZeroMQ_ver "${_ZeroMQ_ver}")
set(${_ZeroMQ_VER_OUTPUT} "${CMAKE_MATCH_1}" PARENT_SCOPE)
endfunction()
_zmqver_EXTRACT("ZMQ_VERSION_MAJOR" ZeroMQ_VERSION_MAJOR)
_zmqver_EXTRACT("ZMQ_VERSION_MINOR" ZeroMQ_VERSION_MINOR)
_zmqver_EXTRACT("ZMQ_VERSION_PATCH" ZeroMQ_VERSION_PATCH)

如果成功找到头文件,则将ZeroMQ_INCLUDE_DIRS设置为其位置。我们继续通过使用字符串操作和正则表达式,寻找相应版本的ZeroMQ库。

引用
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if(ZeroMQ_FIND_VERSION_COUNT GREATER 2)
    set(ZeroMQ_VERSION "${ZeroMQ_VERSION_MAJOR}.${ZeroMQ_VERSION_MINOR}.${ZeroMQ_VERSION_PATCH}")
else()
    set(ZeroMQ_VERSION "${ZeroMQ_VERSION_MAJOR}.${ZeroMQ_VERSION_MINOR}")
endif()

find_package_handle_standard_args准备ZeroMQ_VERSION变量。

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if(NOT ${CMAKE_C_PLATFORM_ID} STREQUAL "Windows")
  find_library(ZeroMQ_LIBRARIES
    NAMES
        zmq
    HINTS
      ${_ZeroMQ_ROOT}/lib
      ${_ZeroMQ_ROOT}/lib/x86_64-linux-gnu
    )
else()
  find_library(ZeroMQ_LIBRARIES
    NAMES
        libzmq
      "libzmq-mt-${ZeroMQ_VERSION_MAJOR}_${ZeroMQ_VERSION_MINOR}_${ZeroMQ_VERSION_PATCH}"
      "libzmq-${CMAKE_VS_PLATFORM_TOOLSET}-mt-${ZeroMQ_VERSION_MAJOR}_${ZeroMQ_VERSION_MINOR}_${ZeroMQ_VERSION_PATCH}"
      libzmq_d
      "libzmq-mt-gd-${ZeroMQ_VERSION_MAJOR}_${ZeroMQ_VERSION_MINOR}_${ZeroMQ_VERSION_PATCH}"
      "libzmq-${CMAKE_VS_PLATFORM_TOOLSET}-mt-gd-${ZeroMQ_VERSION_MAJOR}_${ZeroMQ_VERSION_MINOR}_${ZeroMQ_VERSION_PATCH}"
    HINTS
        ${_ZeroMQ_ROOT}/lib
    )
endif()

使用find_library命令搜索ZeroMQ库。因为库的命名有所不同,这里我们需要区分Unix的平台和Windows平台。

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include(FindPackageHandleStandardArgs)
find_package_handle_standard_args(ZeroMQ
  FOUND_VAR
      ZeroMQ_FOUND
  REQUIRED_VARS
  ZeroMQ_INCLUDE_DIRS
  ZeroMQ_LIBRARIES
  VERSION_VAR
  ZeroMQ_VERSION
  )

最后,包含了标准FindPackageHandleStandardArgs.cmake,并调用相应的CMake命令。如果找到所有需要的变量,并且版本匹配,则将ZeroMQ_FOUND变量设置为TRUE

三、附录

find-module通常遵循特定的模式:

  • 检查用户是否为所需的包提供了自定义位置。
  • 使用find_家族中的命令搜索所需包的必需组件,即头文件、库、可执行程序等等。我们使用find_path查找头文件的完整路径,并使用find_library查找库。CMake还提供find_filefind_programfind_package。这些命令的参数示意如下:
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find_path(<VAR> NAMES name PATHS paths)

如果搜索成功,<VAR>将保存搜索结果;如果搜索失败,则会设置为<VAR>-NOTFOUNDNAMESPATHS分别是CMake应该查找的文件的名称和搜索应该指向的路径。

初步搜索的结果中,可以提取版本号。本例中,ZeroMQ头文件包含库版本,可以使用字符串操作和正则表达式提取库版本信息。

最后,调用find_package_handle_standard_args命令。处理find_package命令的REQUIREDQUIET和版本参数,并设置ZeroMQ_FOUND变量。

总结:有四种方式可用于找到依赖包。

  • 使用由包供应商提供CMake文件<package>Config.cmake <package>ConfigVersion.cmake<package>Targets.cmake,通常会在包的标准安装位置查找。
  • 无论是由CMake还是第三方提供的模块,为所需包使用find-module
  • 使用pkg-config,如本篇的示例所示。
  • 如果这些都不可行,那么编写自己的find模块。

这四种可选方案按相关性进行了排序,每种方法也都有其挑战。

目前,并不是所有的包供应商都提供CMakeFind文件,不过正变得越来越普遍。因为导出CMake目标,使得第三方代码很容易使用它所依赖的库和/或程序附加的依赖。

从一开始,Find-module就一直是CMake中定位依赖的主流手段。但是,它们中的大多数仍然依赖于设置依赖项使用的变量,比如Boost_INCLUDE_DIRSPYTHON_INTERPRETER等等。这种方式很难在第三方发布自己的包时,确保依赖关系被满足。

使用pkg-config的方法可以很好地进行适配,因为它已经成为Unix系统的标准。然而,也由于这个原因,它不是一个完全跨平台的方法。此外,如CMake文档所述,在某些情况下,用户可能会意外地覆盖检测包,并导致pkg-config提供不正确的信息。

最后的方法是编写自己的查找模块脚本,就像本示例中那样。这是可行的,并且依赖于FindPackageHandleStandardArgs.cmake。然而,编写一个全面的查找模块脚本绝非易事,需要考虑很多可能性。

最后祝大家变得更强!

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![Image](data:image/svg+xml,%3C%3Fxml version=‘1.0’ encoding=‘UTF-8’%3F%3E%3Csvg width=‘1px’ height=‘1px’ viewBox=‘0 0 1 1’ version=‘1.1’ xmlns=‘http://www.w3.org/2000/svg' xmlns:xlink=‘http://www.w3.org/1999/xlink'%3E%3Ctitle%3E%3C/title%3E%3Cg stroke=‘none’ stroke-width=‘1’ fill=‘none’ fill-rule=‘evenodd’ fill-opacity=‘0’%3E%3Cg transform=‘translate(-249.000000, -126.000000)’ fill=’%23FFFFFF’%3E%3Crect x=‘249’ y=‘126’ width=‘1’ height=‘1’%3E%3C/rect%3E%3C/g%3E%3C/g%3E%3C/svg%3E)

cmake44

cmake · 目录

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