《CMake实践》笔记三：构建静态库(.a) 与动态库(.so) 及如何使用外部共享库和头文件

五、静态库与动态库构建

读者云，太能罗唆了，一个Hello World就折腾了两个大节。OK，从本节开始，我们不再折腾Hello World了，我们来折腾Hello World的共享库。

本节的任务：

１、建立一个静态库和动态库，提供HelloFunc函数供其他程序编程使用，HelloFunc向终端输出Hello World字符串。

２、安装头文件与共享库。

（一）、准备工作：

在/backup/cmake目录建立t3目录，用于存放本节涉及到的工程

（二）、建立共享库

cd /backup/cmake/t3
mkdir lib

在t3目录下建立CMakeLists.txt，内容如下：

PROJECT(HELLOLIB)
ADD_SUBDIRECTORY(lib)

在lib目录下建立两个源文件hello.c与hello.h

hello.c内容如下：

#include "hello.h"
void HelloFunc()
{
printf("Hello World\n");
}

hello.h内容如下：

#ifndef HELLO_H
#define HELLO_H
#include <stdio.h>
void HelloFunc();
#endif

在lib目录下建立CMakeLists.txt，内容如下：

SET(LIBHELLO_SRC hello.c)
ADD_LIBRARY(hello SHARED ${LIBHELLO_SRC})

（三）、编译共享库

仍然采用 out-of-source 编译的方式，按照习惯，我们建立一个build目录，在build目录中

cmake ..
make

这时，你就可以在lib目录得到一个libhello.so，这就是我们期望的共享库。

如果你要指定libhello.so生成的位置，可以通过在主工程文件CMakeLists.txt中修改ADD_SUBDIRECTORY(lib)指令来指定一个编译输出位置或者在lib/CMakeLists.txt中添加SET(LIBRARY_OUTPUT_PATH <路径>)来指定一个新的位置。这两者的区别我们上一节已经提到了，所以，这里不再赘述，下面，我们解释一下一个新的指令ADD_LIBRARY：

ADD_LIBRARY(libname [SHARED|STATIC|MODULE][EXCLUDE_FROM_ALL]source1 source2 ... sourceN)

你不需要写全libhello.so，只需要填写hello即可，cmake系统会自动为你生成libhello.X。类型有三种:

SHARED，动态库(扩展名为.so)
STATIC，静态库(扩展名为.a)
MODULE，在使用dyld的系统有效，如果不支持dyld，则被当作SHARED对待。
EXCLUDE_FROM_ALL 参数的意思是这个库不会被默认构建，除非有其他的组件依赖或者手工构建。

C/C++ 静态链接库(.a) 与动态链接库(.so)库

Linux C 静态库(.a) 与动态库(.so)的详解

（四）、添加静态库

同样使用上面的指令，我们在支持动态库的基础上再为工程添加一个静态库，按照一般的习惯，静态库名字跟动态库名字应该是一致的，只不过后缀是.a罢了。下面我们用这个指令再来添加静态库：

ADD_LIBRARY(hello STATIC ${LIBHELLO_SRC})

然后再在build目录进行外部编译，我们会发现，静态库根本没有被构建，仍然只生成了一个动态库。因为hello作为一个target是不能重名的，所以，静态库构建指令无效。

如果我们把上面的hello修改为hello_static：

ADD_LIBRARY(hello_static STATIC ${LIBHELLO_SRC})

就可以构建一个libhello_static.a的静态库了。这种结果显示不是我们想要的，我们需要的是名字相同的静态库和动态库，因为target名称是唯一的，所以，我们肯定不能通过ADD_LIBRARY指令来实现了。这时候我们需要用到另外一个指令：

SET_TARGET_PROPERTIES，其基本语法是：
SET_TARGET_PROPERTIES(target1 target2 ...PROPERTIES prop1 value1prop2 value2 ...)

这条指令可以用来设置输出的名称，对于动态库，还可以用来指定动态库版本和API版本。在本例中，我们需要作的是向lib/CMakeLists.txt中添加一条：

SET_TARGET_PROPERTIES(hello_static PROPERTIES OUTPUT_NAME "hello")

这样，我们就可以同时得到libhello.so/libhello.a两个库了。与他对应的指令是：

GET_TARGET_PROPERTY(VAR target property)

具体用法如下例，我们向lib/CMakeListst.txt中添加：

GET_TARGET_PROPERTY(OUTPUT_VALUE hello_static OUTPUT_NAME)
MESSAGE(STATUS "This is the hello_static OUTPUT_NAME:" ${OUTPUT_VALUE})

如果没有这个属性定义，则返回 NOTFOUND。

让我们来检查一下最终的构建结果，我们发现，libhello.a已经构建完成，位于build/lib目录中，但是libhello.so去消失了。这个问题的原因是：cmake在构建一个新的target时，会尝试清理掉其他使用这个名字的库，因为，在构建libhello.a时，就会清理掉libhello.so.为了回避这个问题，比如再次使用SET_TARGET_PROPERTIES定义

CLEAN_DIRECT_OUTPUT属性。向lib/CMakeLists.txt中添加:

SET_TARGET_PROPERTIES(hello PROPERTIES CLEAN_DIRECT_OUTPUT 1)
SET_TARGET_PROPERTIES(hello_static PROPERTIES CLEAN_DIRECT_OUTPUT 1)

这时候，我们再次进行构建，会发现build/lib目录中同时生成了 libhello.so 和 libhello.a

（五）、动态库版本号

按照规则，动态库是应该包含一个版本号的，我们可以看一下系统的动态库，一般情况是

libhello.so.1.2
libhello.so ->libhello.so.1
libhello.so.1->libhello.so.1.2

为了实现动态库版本号，我们仍然需要使用SET_TARGET_PROPERTIES指令。具体使用方法如下：

SET_TARGET_PROPERTIES(hello PROPERTIES VERSION 1.2 SOVERSION 1)

VERSION指代动态库版本，SOVERSION指代API版本。将上述指令加入lib/CMakeLists.txt中，重新构建看看结果。

在build/lib目录会生成：

libhello.so.1.2
libhello.so.1->libhello.so.1.2
libhello.so ->libhello.so.1

（六）、安装共享库和头文件

以上面的例子，我们需要将libhello.a, libhello.so.x以及hello.h安装到系统目录，才能真正让其他人开发使用，在本例中我们将hello的共享库安装到<prefix>/lib目录，将hello.h安装到<prefix>/include/hello目录。

利用上一节了解到的INSTALL指令，我们向lib/CMakeLists.txt中添加如下指令：

INSTALL(TARGETS hello hello_static
LIBRARY DESTINATION lib
ARCHIVE DESTINATION lib)
INSTALL(FILES hello.h DESTINATION include/hello)

注意，静态库要使用ARCHIVE关键字通过:

cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr ..
make
make install

我们就可以将头文件和共享库安装到系统目录/usr/lib和/usr/include/hello中了。

（七）、小结

本小节，我们谈到了：

如何通过 ADD_LIBRARY 指令构建动态库和静态库。

如何通过 SET_TARGET_PROPERTIES 同时构建同名的动态库和静态库。

如何通过 SET_TARGET_PROPERTIES 控制动态库版本

最终使用上一节谈到的 INSTALL 指令来安装头文件和动态、静态库。

在下一节，我们需要编写另一个高级一点的Hello World来演示怎么使用我们已经构建的构建的共享库libhello和外部头文件。

以下是我跟着做的截图，确实很方便：(这里有点失误，设置了个CC的环境变量，所以这里找的是arm-linux-gcc去了。。本意是用gcc编译的)

六、如何使用外部共享库和头文件

抱歉，本节仍然继续折腾Hello World。

上一节我们已经完成了libhello动态库的构建以及安装，本节我们的任务很简单：

编写一个程序使用我们上一节构建的共享库。

1、准备工作:

请在/backup/cmake目录建立t4目录，本节所有资源将存储在t4目录。

2、重复以前的步骤，建立src目录，编写源文件main.c，内容如下：

#include <hello.h>
int main()
{
HelloFunc();
return 0;
}

编写工程主文件CMakeLists.txt

PROJECT(NEWHELLO)
ADD_SUBDIRECTORY(src)

编写src/CMakeLists.txt

ADD_EXECUTABLE(main main.c)

上述工作已经严格按照我们前面季节提到的内容完成了。

３、外部构建

按照习惯，仍然建立build目录，使用cmake ..方式构建。

过程：

cmake ..
make

构建失败，如果需要查看细节，可以使用第一节提到的方法

make VERBOSE=1

来构建

错误输出为是：

/backup/cmake/t4/src/main.c:1:19: error: hello.h: 没有那个文件或目录

４、引入头文件搜索路径

hello.h位于/usr/include/hello目录中，并没有位于系统标准的头文件路径，(有人会说了，白痴啊，你就不会include <hello/hello.h>，同志，要这么干，我这一节就没什么可写了，只能选择一个glib或者libX11来写了，这些代码写出来很多同志是看不懂的)

为了让我们的工程能够找到hello.h头文件，我们需要引入一个新的指令

INCLUDE_DIRECTORIES，其完整语法为：

INCLUDE_DIRECTORIES([AFTER|BEFORE] [SYSTEM] dir1 dir2 ...)

这条指令可以用来向工程添加多个特定的头文件搜索路径，路径之间用空格分割，如果路径中包含了空格，可以使用双引号将它括起来，默认的行为是追加到当前的头文件搜索路径的后面，你可以通过两种方式来进行控制搜索路径添加的方式：

(１)、CMAKE_INCLUDE_DIRECTORIES_BEFORE，通过SET这个cmake变量为on，可以将添加的头文件搜索路径放在已有路径的前面。

(２)、通过AFTER或者BEFORE参数，也可以控制是追加还是置前。现在我们在src/CMakeLists.txt中添加一个头文件搜索路径，方式很简单，加入：INCLUDE_DIRECTORIES(/usr/include/hello)

进入build目录，重新进行构建，这是找不到hello.h的错误已经消失，但是出现了一个新的错误：

main.c:(.text+0x12): undefined reference to `HelloFunc'

因为我们并没有link到共享库libhello上。

5、为target添加共享库

我们现在需要完成的任务是将目标文件链接到libhello，这里我们需要引入两个新的指令

LINK_DIRECTORIES和TARGET_LINK_LIBRARIES
LINK_DIRECTORIES的全部语法是：
LINK_DIRECTORIES(directory1 directory2 ...)

这个指令非常简单，添加非标准的共享库搜索路径，比如，在工程内部同时存在共享库和可执行二进制，在编译时就需要指定一下这些共享库的路径。这个例子中我们没有用到这个指令。

TARGET_LINK_LIBRARIES的全部语法是:
TARGET_LINK_LIBRARIES(target library1<debug | optimized> library2...)

这个指令可以用来为target添加需要链接的共享库，本例中是一个可执行文件，但是同样可以用于为自己编写的共享库添加共享库链接。为了解决我们前面遇到的HelloFunc未定义错误，我们需要作的是向src/CMakeLists.txt中添加如下指令：

TARGET_LINK_LIBRARIES(main hello)

也可以写成

TARGET_LINK_LIBRARIES(main libhello.so)

这里的hello指的是我们上一节构建的共享库libhello.

进入build目录重新进行构建。

cmake ..
make

这是我们就得到了一个连接到libhello的可执行程序main，位于build/src目录，运行main的结果是输出：

Hello World

让我们来检查一下main的链接情况：

ldd src/main
linux-gate.so.1 => (0xb7ee7000)
libhello.so.1 => /usr/lib/libhello.so.1 (0xb7ece000)
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7d77000)
/lib/ld-linux.so.2 (0xb7ee8000)

可以清楚的看到main确实链接了共享库libhello，而且链接的是动态库libhello.so.1

那如何链接到静态库呢？

方法很简单：

将TARGET_LINK_LIBRRARIES指令修改为:

TARGET_LINK_LIBRARIES(main libhello.a)

重新构建后再来看一下main的链接情况

ldd src/main
linux-gate.so.1 => (0xb7fa8000)
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0xb7e3a000)
/lib/ld-linux.so.2 (0xb7fa9000)

说明，main确实链接到了静态库libhello.a

6、特殊的环境变量 CMAKE_INCLUDE_PATH 和 CMAKE_LIBRARY_PATH

务必注意，这两个是环境变量而不是cmake变量。使用方法是要在bash中用export或者在csh中使用set命令设置或者CMAKE_INCLUDE_PATH=/home/include cmake ..等方式。

这两个变量主要是用来解决以前autotools工程中--extra-include-dir等参数的支持的。也就是，如果头文件没有存放在常规路径(/usr/include, /usr/local/include等)，则可以通过这些变量就行弥补。我们以本例中的hello.h为例，它存放在/usr/include/hello目录，所以直接查找肯定是找不到的。前面我们直接使用了绝对路径INCLUDE_DIRECTORIES(/usr/include/hello)告诉工程这个头文件目录。为了将程序更智能一点，我们可以使用CMAKE_INCLUDE_PATH来进行，使用bash的方法如下：

export CMAKE_INCLUDE_PATH=/usr/include/hello然后在头文件中将INCLUDE_DIRECTORIES(/usr/include/hello)替换为：

FIND_PATH(myHeader hello.h)
IF(myHeader)
INCLUDE_DIRECTORIES(${myHeader})
ENDIF(myHeader)

上述的一些指令我们在后面会介绍。这里简单说明一下，FIND_PATH用来在指定路径中搜索文件名，比如：

FIND_PATH(myHeader NAMES hello.h PATHS /usr/include/usr/include/hello)

这里我们没有指定路径，但是，cmake仍然可以帮我们找到hello.h存放的路径，就是因为我们设置了环境变量CMAKE_INCLUDE_PATH。如果你不使用FIND_PATH，CMAKE_INCLUDE_PATH变量的设置是没有作用的，你不能指望它会直接为编译器命令添加参数-I<CMAKE_INCLUDE_PATH>。以此为例，CMAKE_LIBRARY_PATH可以用在FIND_LIBRARY中。同样，因为这些变量直接为FIND_指令所使用，所以所有使用FIND_指令的cmake模块都会受益。

7、小节

本节我们探讨了:

如何通过INCLUDE_DIRECTORIES指令加入非标准的头文件搜索路径。

如何通过LINK_DIRECTORIES指令加入非标准的库文件搜索路径。

如果通过TARGET_LINK_LIBRARIES为库或可执行二进制加入库链接。

并解释了如果链接到静态库。

到这里为止，您应该基本可以使用cmake工作了，但是还有很多高级的话题没有探讨，比如编译条件检查、编译器定义、平台判断、如何跟pkgconfig配合使用等等。

到这里，或许你可以理解前面讲到的“cmake的使用过程其实就是学习cmake语言并编写cmake程序的过程”，既然是“cmake语言”，自然涉及到变量、语法等。

下一节，我们将抛开程序的话题，看看常用的CMAKE变量以及一些基本的控制语法规则。

未完，待续。。。。

这里关于LINK_DIRECTORIES似乎有个bug。基本上按照上述所写方法，只是我没有将测试用的hello.h和libhello.so安装在系统的usr/lib目录下。于是我就需要用到这个LINK_DIRECTORIES指定我的库文件的目录。main.c的CMakeLists.txt如下：

ADD_EXECUTABLE(main main.c)
FIND_PATH(myHeader hello.h)
IF(myHeader)
INCLUDE_DIRECTORIES(${myHeader})
ENDIF(myHeader)
TARGET_LINK_LIBRARIES(main libhello.so)
LINK_DIRECTORIES(/home/wideking/cmakeDemo/libhello/bulid)

在编译的时候它就是找不到我的libhello.so文件。goole了一下，有人试过将ADD_EXECUTABLE和LINK_DIRECTORIES互换了下位置就行了。我也试了试，提示错误，必须先有main，才能有库的链接，确实也应该这样。于是再在后面增加一行ADD_EXECUTABLE就变成了这样：

ADD_EXECUTABLE(main main.c)
FIND_PATH(myHeader hello.h)
IF(myHeader)
INCLUDE_DIRECTORIES(${myHeader})
ENDIF(myHeader)
TARGET_LINK_LIBRARIES(main libhello.so)
LINK_DIRECTORIES(/home/wideking/cmakeDemo/libhello/bulid)
ADD_EXECUTABLE(main main.c)

虽然有构建的时候有warning，但是这样才能正常的使用。我是在cmake2.6版本中测试的。不知道这个是我没理解对还是咋的。。。。

那个warning就是不得不多添加了一次ADD_EXECUTABLE出来的

cmake中lib库的路径设置

比如目录结构如下

project/utils

project/bin/lib

project/login/remote/control/src

project/login/remote/control/build

构造control工程

LINK_DIRECTORIES(../../../bin/lib)

这里的相对路径并不是相对于源码路径(CMakeLists.txt路径)，而是相对于执行命令的路径（build目录），向上三层目录结构。

src目录下是源代码，在build目录下执行make，那么这个相对路径就是相对于build目录。

而头文件的路径则是相对于源码的路径(CMakeLists.txt路径)

INCLUDE_DIRECTORIES（../../utils）向上2层目录

指定头文件搜索路径
INCLUDE_DIRECTORIES( "../../xxxx" ) // 注意：括号里的相对路径是相对CMakeLists.txt的。

指定库的连接路径
LINK_DIRECTORIES(" ../../xxxx ") // 括号里的相对路径是相对执行make动作的目录为基准的。

《CMake实践》笔记一：PROJECT/MESSAGE/ADD_EXECUTABLE

《CMake实践》笔记二：INSTALL/CMAKE_INSTALL_PREFIX

《CMake实践》笔记三：构建静态库与动态库及如何使用外部共享库和头文件