CMake - 优秀的 C/C++ 构建系统

C/C++ 构建的特殊性

相比其它语言，C/C++ 的编译过程比较复杂，依赖具体的编译器、操作系统、硬件环境，所以一直以来缺乏一个简单易用、跨平台、支持多种编译器的通用构建工具。

由于工作需要，我前不久在找一个合适的通用构建工具。个人观点是，一个好的通用构建工具应该符合下面五个标准:

1. 简单易用: 构建脚本的语法规则应该尽量简明，能够快速上手，有一个平滑的学习曲线。太高的学习和维护成本会抵消通用构建工具带来的好处;
2. 自动维护依赖关系: 以前是手工+GCC -MF 开关维护，这种方法很慢、很土，而且项目一大，很容易出问题.
3. 支持自动配置 (自动匹配出当前的操作系、编译器、程序库位置等环境);
4. 稳定、高效;
5. 可扩展: 有方法能够通过扩展，支持更多的编译器或系统 (如嵌入式).

对目前主流、仍然活跃的通用构建工具做了番仔细的对比和试用后, CMake 是最符合以上要求。

传统 C/C++ 构建工具

GNU make、NMake、Autotools 等传统构建工具，它们大都历史悠久、使用广泛、稳定可靠，但难用、不够智能。

它们在使用场合也有很大的局限性（比如 NMake 只支持 VC，GNU make、Autotools 只能跑在 Linux/Cygwin 下），所以不在考虑之列。

SCons

出于对 Python 的偏好, 我用了一段时间的 SCons. SCons 是一个优秀的编译工具，不过距离构建还有一些差距：项目小的话还好，规模一大，依赖分析速度急速下降，而且自动配置功能很弱 （跨平台构建能力不足）。

Waf

对 Waf 和 CMake 的了解都来自同一条消息: KDE4 将采用 CMake 来替换 autotools（KDE4 也曾考虑过 SCons）。Waf 尝试解决 SCons 所暴露出的一些问题。和 SCons 一样，Waf 使用 Python 语言作为构建脚本。

不过对于构建这样简单而重要的工作而言，它显得太灵活了。一个任务可能有多种途径可以解决 -- 用 Python 语句或 Waf 自定义规则。构建脚本用 Python 这么强大的语言，多少感觉有些杀鸡用牛刀 ... 而且你要努力说服一些 Ruby funs 去学 Python。

Jam/Boost.Jam

跨平台工具，Boost 用 Jam 来维护整个库的编译和测试。

没有深入使用过，没有特别的杀手锏，最初的目标是取代 make 工具。没有自动配置功能，能适应简单的构建任务。我个人感觉它的语法同样很不直观。

CMake

看完 KDE 团队关于为何选择 CMake 的文章、评论后，我在一个项目中开始尝试使用 CMake。令人吃惊的是：和 KDE 组织所描述的一样，我只花了一天便掌握了 CMake 的基本用法。两天后我都快成了 CMake 半桶水专家！这比学习 GNU Make 工具的用法还快很多.

我之前想当然的认为 Waf 学习成本很低（我熟悉 Python 语法），但事实并非如此。Waf 新定义的一套规则仍然会占用你一段时间来适应 -- 而且不比学习 CMake 的简单语法来的更短，里面夹杂着标准库会让不熟悉 Python 的成员很头痛。

CMake 的语法和规则足够简单，不需要花太多的时间，能很好的应付构建中碰到的各种问题。它不是最强大的，但它是最适合，也是最简单的。更复杂的功能可以用其它脚本语言（如 Python，Perl 等）配合完成。

这种方式明确了每个工具的职责 -- CMake 只解决构建问题，而且重点是 C/C++ 的构建。相对于 Waf 这种能在构建脚本里面实现许多令人惊叹，只用 CMake 根本无法实现的超级工具而言，CMake 更直接、清晰，更擅长解决构建问题，并和其它工具协调工作。

有时候我们不需要一个超级工具，需要的只是一个最能解决当前问题的工具；过度的灵活常常导致过度的复杂 (设计和使用上)。

CMake 的不足

CMake 是用 C/C++ 写的。这当然是它的好处：处理速度很快，对于日常工作，效率是很重要的。不过要是我扩展 CMake 的内置功能，比如编写一个新的模块用于生成 Eclipse CDT（2.6 提供了）的工程，我想我会更乐意用 Python 或其它脚本语言来实现。

不过幸好 CMake 的宏机制能做一些比较简单的扩展，比如支持新的平台和编译器（PCLint、vxWorks GCC 等）。

如果能修补一些小问题, Bakefile 也是一个比较不错的工具。它的原理和 CMake 类似，只是它使用 XML 格式而不是 CMake 专用语法（不过个人感觉 CMake 的宏语法比机器友好的 XML 标记更清晰）。它是用 Python 写的，这也意味着它更容易扩展。不过它缺乏自动配置功能。

后记

开发和日构建需要的构建脚本不同：日构建的时候我们要的是 Makefile，但开发的时候我们需要工程文件。

和 SCons/Waf 等工具不同，CMake 可以用来生成 Makefile，还能生成 Visual Studio 等 IDE 的工程文件。

在项目上用 CMake 替换原来的 Makefile + 工程文件的方式后，整个构建和维护过程都比原先顺畅了许多。

配合使用 .bat 文件，我们用一份结构清晰的 CMake 构建脚本同时维护着 VC 6.0/2005 工程文件、NMake file 和 vxWorks GCC 交叉编译 Makefile，源文件的增删和编译参数的修改非常方便，节省了开发人员在软件构建上的时间成本。