如何編譯【跨平臺】的動態(tài)庫和應(yīng)用程序
目錄
· 示例代碼
mylib
myapp
· Linux 下構(gòu)建過程
cmake 配置
make 編譯
編譯、執(zhí)行
· Windows 下構(gòu)建過程
cmake cofigure
build
調(diào)試
別人的經(jīng)驗,我們的階梯!
大家好,我是道哥,今天我為大伙兒解說的技術(shù)知識點是:【使用 cmake 來構(gòu)建跨平臺的動態(tài)庫和應(yīng)用程序】。
在很久之前,曾經(jīng)在B站上傳過幾個小視頻,介紹了在Windows和Linux這兩個平臺下,如何通過cmake和make這兩個構(gòu)建工具,來編譯、鏈接動態(tài)庫、靜態(tài)庫以及可執(zhí)行程序。
視頻中的示例代碼是提前寫好的,因此重點就放在構(gòu)建(Build)環(huán)節(jié)了。主要是介紹了動態(tài)庫與動態(tài)庫之間、應(yīng)用程序與動態(tài)庫之間的引用等等。
對動態(tài)庫、靜態(tài)庫比較熟悉的小伙伴,應(yīng)該很容易就能理解其中的內(nèi)容。但是對 C 語言不熟悉的朋友,看起來還是有一點點障礙。
這篇文章,主要是把視頻中的示例代碼進行簡化,只使用一個動態(tài)庫和一個可執(zhí)行文件,使用cmake構(gòu)建工具,演示在 Windows 和 Linux 這兩個平臺下的構(gòu)建過程。
本文的內(nèi)容很基礎(chǔ),算是使用 cmake 來構(gòu)建跨平臺程序的入門教程吧!
示例代碼
首先看一下測試代碼的全貌:
mylib:只有一個源文件,編譯輸出一個動態(tài)庫;
myapp:也只有一個源文件,鏈接 mylib 動態(tài)庫,編譯輸出一個可執(zhí)行程序;
mylib
在mylib目錄中,一共有3個文件:mylib.h, mylib.c 以及 CMakeLists.txt,內(nèi)容分別如下:
以上這個代碼,主要是用在Windows系統(tǒng)的動態(tài)導出庫,在 Linux 系統(tǒng)中,不是必要的。
補充:在 windows 系統(tǒng)中,編譯動態(tài)庫時會生成 xxx.dll 和 xxx.lib。xxx.dll 中是真正的庫文件指令,xxx.lib 中僅僅是符號表。
具體來說:在 Windows 系統(tǒng)中,當編譯動態(tài)庫的時候,打開(定義)宏 MYLIB_EXPORT,下面這個宏生效:
#define MYLIB_API __declspec(dllexport)
這樣的話,兩個函數(shù) my_add 和 my_sub 的符號才可能被導出到 mylib.lib 文件中。
當這個動態(tài)庫被應(yīng)用程序(myapp)使用的時候,myapp.c在 include mylib.h 的時,關(guān)閉宏 MYLIB_EXPORT,此時下面這個宏就生效:
#define MYLIB_API __declspec(dllimport)
為了簡化宏定義的復雜度,這里就不考慮靜態(tài)庫了。
看完了頭文件,再來看看源文件mylib.c:
最后再來看一下mylib/CMakeLists.txt文件:
關(guān)于cmake的語法就不多說了,這里只用到了其中很少的一部分。
注意其中的一點:ADD_DEFINITIONS(-DMYLIB_EXPORT),因為這個CMakeLists.txt是用來編譯動態(tài)庫的,因此在Windows平臺下,每一個導出符號的前面需要加上 __declspec(dllexport),因此需要打開宏定義:MYLIB_EXPORT。
myapp
應(yīng)用程序的代碼就更簡單了,只有兩個文件:myapp.c 和 CMakeLists.txt,內(nèi)容如下:
HelloWorld級別的代碼,不需要多解釋!CMakeLists.txt內(nèi)容如下:
最后一行 TARGET_LINK_LIBRARIES(${PROJECT_NAME} mylib) 說明要鏈接mylib這個動態(tài)庫。
那么到哪個目錄下去查找相應(yīng)的頭文件和庫文件呢?
通過這兩行來指定查找目錄:
這個兩個目錄暫時還不存在,待會編譯的時候我們再手動創(chuàng)建。
可以讓 mylib 在編譯時的輸出文件,自動拷貝到指定的目錄。但是為了不把問題復雜化,某些操作步驟通過手動操作來完成,這樣也能更清楚的理解其中的鏈接過程。
最后就剩下最外層的CMakeLists.txt文件了:
它所做的主要工作就是:根據(jù)不同的平臺,定義相應(yīng)的宏,并且添加了mylib和myapp這兩個子文件夾。
Linux 下構(gòu)建過程
cmake 配置
為了不污染源文件目錄,在最外層目錄下新建build目錄,然后執(zhí)行cmake指令:
此時,在build目錄下,產(chǎn)生如下文件:
CMakeCache.txt CMakeFiles cmake_install.cmake Makefile myapp mylib
make 編譯
我們可以分別進入mylib和myapp目錄,執(zhí)行make指令來單獨編譯,也可以直接在build目錄下編譯所有的目標。
現(xiàn)在就直接在build目錄下編譯所有目標:
$ cd ~/tmp/cmake_demo/build
$ make
Scanning dependencies of target mylib
[ 25%] Building C object mylib/CMakeFiles/mylib.dir/mylib.c.o
[ 50%] Linking C shared library libmylib.so
[ 50%] Built target mylib
Scanning dependencies of target myapp
[ 75%] Building C object myapp/CMakeFiles/myapp.dir/myapp.c.o
~/tmp/cmake_demo/myapp/myapp.c:4:19: fatal error: mylib.h: 沒有那個文件或目錄
#include "mylib.h"
^
compilation terminated.
myapp/CMakeFiles/myapp.dir/build.make:62: recipe for target 'myapp/CMakeFiles/myapp.dir/myapp.c.o' failed
make[2]: *** [myapp/CMakeFiles/myapp.dir/myapp.c.o] Error 1
CMakeFiles/Makefile2:140: recipe for target 'myapp/CMakeFiles/myapp.dir/all' failed
make[1]: *** [myapp/CMakeFiles/myapp.dir/all] Error 2
Makefile:83: recipe for target 'all' failed
make: *** [all] Error 2
從提示信息中看出:已經(jīng)編譯生成了 ./mylib/libmylib.so 文件,但是在編譯可執(zhí)行程序 myapp 時遇到了錯誤:找不到 mylib.h 文件!
在剛才介紹myapp/CMakeLists.txt文件時說到:應(yīng)用程序查找頭文件的目錄是 myapp/include, 查找?guī)煳募哪夸浭?myapp/lib。
但是這2個目錄以及相應(yīng)的頭文件、庫文件都不存在!
因此我們需要手動創(chuàng)建,并且把頭文件mylib.h和庫文件libmylib.so拷貝進去,操作過程如下:
$ cd ~/tmp/cmake_demo/myapp/
$ mkdir include lib
$ cp ~/tmp/cmake_demo/mylib/mylib.h ./include/
$ cp ~/tmp/cmake_demo/build/mylib/libmylib.so ./lib/
注意:剛才編譯生成的庫文件libmylib.so是在build目錄下。
準備好頭文件和庫文件之后,再次編譯一下:
$ cd ~/tmp/cmake_demo/build/
$ make
[ 50%] Built target mylib
[ 75%] Building C object myapp/CMakeFiles/myapp.dir/myapp.c.o
[100%] Linking C executable myapp
[100%] Built target myapp
此時,就在 build/myapp 目錄下生成可執(zhí)行文件myapp了。
測試、執(zhí)行
$ cd ~/tmp/cmake_demo/build/myapp
$ ./myapp
ret1 = 7
ret2 = 3
完美!
由于我們是在build目錄下編譯的,編譯過程中所有的輸出和中間文件,都放在build目錄下,一點都沒有污染源文件。
Windows 下構(gòu)建過程
把Linux系統(tǒng)中的build文件夾刪除,然后把測試代碼壓縮,復制到Windows系統(tǒng)中繼續(xù)測試。
在Windows下編譯,一般就很少使用命令行了,大部分都使用VS或者VSCode來編譯。
打開 VSCode,然后打開測試代碼文件夾 cmake_demo:
因為需要使用cmake工具來構(gòu)建,所以需要在VSCode安裝 cmake 插件。(如何安裝 VSCode 插件就不贅述了)
第一步: cmake 配置
按下鍵盤 ctrl + shift + p,在命令窗口中選擇 Cmake: Configure,如果沒看到這個選項,就手動輸入前面的幾個字符,然后就可以智能匹配到:
在第一次 Configure 的時候,會彈出下面的選項,來選擇編譯器:
我們這里選擇 64 位的 amd64。
配置的結(jié)果輸出在最下面窗口中的output標簽中,如下所示:
這就表明cmake配置成功,正確的執(zhí)行了每一個文件夾下的 CMakeLists.txt 文件。
這個時候,來看一下資源管理器中有啥變化:自動生成了 build 目錄,其中的文件如下:
看來,流程與Linux系統(tǒng)中都是一樣的,只不過這里是VSCode主動幫我們做了一些事情。
第二步: 編譯
配置之后,下一步就是編譯了。
按下 shift + F7,或者單擊VSCode底部的 Build 圖標:
彈出編譯目標列表:
這里選擇 ALL_BUILD,也就是編譯所有的目標:mylib 和 myapp,輸出如下:
來看一下編譯的輸出文件:
mylib.dll 就是編譯得到的動態(tài)鏈接庫,mylib.lib是導入符號。
myapp.exe 是編譯得到的可執(zhí)行程序。
第三步: 執(zhí)行
我們先在命令行窗口中執(zhí)行一下myapp.exe:
提示錯誤:找不到動態(tài)鏈接庫!
手動把mylib.dll拷貝到myuapp.exe同一個目錄下,然后再執(zhí)行一次 myapp.exe:
完美!
但是,既然已經(jīng)用VSCode來編譯了,那就繼續(xù)在VSCode中進行代碼調(diào)試吧。
按下調(diào)試快捷鍵 F5,第一次會彈出調(diào)試器選擇項:
選擇 LLDB,然后彈出錯誤對話框:
因為我們沒有提供相應(yīng)的配置文件來告訴VSCode調(diào)試哪一個可執(zhí)行程序。
單擊[OK]之后,VSCode 會自動為我們生成 .vscode/launcher.json 文件,內(nèi)容如下:
把其中的program項目,改成可執(zhí)行程序的全路徑:
"program": "F:/tmp/cmake_demo/build/myapp/Debug/myapp.exe"
然后再次按下F5鍵,這回終于可以正確執(zhí)行了:
此時,就可以在mylib.c或者myapp.c中設(shè)置斷點,然后進行單步調(diào)試程序了:
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