使用 CMake 和 VSCodium 設置一個構建系統
提供一個適當的 CMake 配置文件來使其他人可以更容易地構建、使用和貢獻你的項目。
這篇文章是使用開源 DevOps 工具進行 C/C++ 開發系列文章的一部分。如果你從一開始就把你的項目建立在一個功能強大的工具鏈上，你的開發會更快和更安全。除此之外，這會使別人更容易地參與你的項目。在這篇文章中，我將搭建一個基于 ??CMake?? 和 ??VSCodium?? 的 C/C++ 構建系統。像往常一樣，相關的示例代碼可以在 ??GitHub?? 上找到。
我已經測試了在本文中描述的步驟。這是一種適用于所有平臺的解決方案。
為什么用 CMake ？
??CMake?? 是一個構建系統生成器，可以為你的項目創建
Makefile。乍一看簡單的東西可能相當地復雜。在較高的層次上，你可以定義你的項目的各個部分（可執行文件、庫）、編譯選項（C/C++
標準、優化、架構）、依賴關系項（頭文件、庫），和文件級的項目結構。CMake 使用的這些信息可以在文件 ??CMakeLists.txt?? 中獲取，它使用一種特殊的描述性語言編寫。當 CMake 處理這個文件時，它將自動地偵測在你的系統上已安裝的編譯器，并創建一個用于啟動它的 Makefile 文件。
此外，在 ??CMakeLists.txt?? 中描述的配置，能夠被很多編輯器讀取，像 QtCreator、VSCodium/VSCode 或 Visual Studio 。
示例程序
我們的示例程序是一個簡單的命令行工具：它接受一個整數來作為參數，輸出一個從 1 到所提供輸入值的范圍內的隨機排列的數字。
$ ./Producer 10
3 8 2 7 9 1 5 10 6 4
在我們的可執行文件中的 ??main()?? 函數，我們只處理輸入的參數，如果沒有提供一個值（或者一個不能被處理的值）的話，就退出程序。
int main(int argc, char** argv){
if (argc != 2) {
std::cerr << "Enter the number of elements as argument" << std::endl;
return -1;
}
int range = 0;
try{
range = std::stoi(argv[1]);
}catch (const std::invalid_argument&){
std::cerr << "Error: Cannot parse \"" << argv[1] << "\" ";
return -1;
}
catch (const std::out_of_range&) {
std::cerr << "Error: " << argv[1] << " is out of range";
return -1;
}
if (range <= 0) {
std::cerr << "Error: Zero or negative number provided: " << argv[1];
return -1;
}
std::stringstream data;
std::cout << Generator::generate(data, range).rdbuf();
}
producer.cpp
實際的工作是在 ??生成器?? 中完成的，它將被編譯，并將作為一個靜態庫來鏈接到我們的??Producer?? 可執行文件。
std::stringstream &Generator::generate(std::stringstream &stream, const int range) {
std::vector<int> data(range);
std::iota(data.begin(), data.end(), 1);
std::random_device rd;
std::mt19937 g(rd());
std::shuffle(data.begin(), data.end(), g);
for (const auto n : data) {
stream << std::to_string(n) << " ";
}
return stream;
}
Generator.cpp
函數 ??generate?? 引用一個 ??std::stringstream?? 和一個整數來作為一個參數。根據整數 ??range?? 的值 ??n??，制作一個在 ??1?? 到 ??n?? 的范圍之中的整數向量，并隨后打亂。接下來打亂的向量值轉換成一個字符串，并推送到 ??stringstream?? 之中。該函數返回與作為參數傳遞相同的 ??stringstream?? 引用。
頂層的 CMakeLists.txt
頂層的 ??CMakeLists.txt?? 的是我們項目的入口點。在子目錄中可能有多個 ??CMakeLists.txt?? 文件（例如，與項目所相關聯的庫或其它可執行文件）。我們先一步一步地瀏覽頂層的 ??CMakeLists.txt??。
第一行告訴我們處理文件所需要的 CMake 的版本、項目名稱及其版本，以及預定的 C++ 標準。
cmake_minimum_required(VERSION 3.14)
project(CPP_Testing_Sample VERSION 1.0)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED True)
我們用下面一行告訴 CMake 去查看子目錄 ??Generator??。這個子目錄包括構建 ??Generator?? 庫的所有信息，并包含它自身的一個 ??CMakeLists.txt?? 。我們很快就會談到這個問題。
add_subdirectory(Generator)
現在，我們將涉及一個絕對特別的功能: ??CMake 模塊?? 。加載模塊可以擴展 CMake 功能。在我們的項目中，我們加載了 ??FetchContent?? 模塊，這能使我們能夠在 CMake 運行時下載外部的資源，在我們的示例中是 ??GoogleTest?? 。
include(FetchContent)
FetchContent_Declare(
googletest
URL https://github.com/google/googletest/archive/bb9216085fbbf193408653ced9e73c61e7766e80.zip
)
FetchContent_MakeAvailable(googletest)
在接下來的部分中，我們會做一些我們通常在普通的 Makefile 中會做的事: 指定要構建的二進制文件、它們相關的源文件、應該鏈接的庫，以及編譯器可以找到頭文件的目錄。
add_executable(Producer Producer.cpp)
target_link_libraries(Producer PUBLIC Generator)
target_include_directories(Producer PUBLIC "${PROJECT_BINARY_DIR}")
通過下面的語句，我們使 CMake 來在構建文件夾中創建一個名稱為 ??compile_commands.json?? 的文件。這個文件會展示項目的每個文件的編譯器選項。在 VSCodium 中加載該文件，會告知 IntelliSense 功能在哪里查找頭文件（查看 ??文檔??）。
set(CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS ON)
最后的部分為我們的項目定義一些測試。項目使用先前加載的 GoogleTest 框架。單元測試的整個話題將會劃歸到另外一篇文章。
enable_testing()
add_executable(unit_test unit_test.cpp)
target_link_libraries(unit_test gtest_main)
include(GoogleTest)
gtest_discover_tests(unit_test)
庫層次的 CMakeLists.txt
現在，我們來看看包含同名庫的子目錄 ??Generator?? 中的 ??CMakeLists.txt?? 文件。這個 ??CMakeLists.txt?? 文件的內容更簡短一些，除了單元測試相關的命令外，它僅包含 2 條語句。
add_library(Generator STATIC Generator.cpp Generator.h)
target_include_directories(Generator INTERFACE ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})
我們使用 ??add_library(...)?? 來定義一個新的構建目標：靜態的 ??Generator?? 庫。我們使用語句 ??target_include_directories(...)?? 來把當前子目錄添加到其它構建目標的頭文件的搜索路徑之中。我們也具體指定這個屬性的范圍為類型 ??INTERFACE??：這意味著該屬性僅影響鏈接到這個庫的構建目標，而不是庫本身。
開始使用 VSCodium
通過使用 ??CMakeLists.txt?? 文件中的信息，像 VSCodium 一樣的 IDE 可以相應地配置構建系統。如果你還沒有使用 VSCodium 或 VS Code 的經驗，這個示例項目會是一個很好的起點。首先，轉到它們的 ??網站?? ，然后針對你的系統下載最新的安裝軟件包。打開 VSCodium 并導航到 “擴展Extensions” 標簽頁。
為了正確地構建、調試和測試項目，搜索下面的擴展并安裝它們：
Searching extensions
如果尚未完成，通過單擊起始頁的 “克隆 Git 存儲庫Clone Git Repository” 來克隆存儲庫。
Clone Git repository
或者手動輸入：
git clone https://github.com/hANSIc99/cpp_testing_sample.git
之后，通過輸入如下內容來簽出標簽 ??devops_1??：
git checkout tags/devops_1
或者，通過單擊 “main” 分支按鈕（紅色框），并從下拉菜單（黃色框）中選擇標簽。
Select devops_1 tag
在你打開 VSCodium 內部中的存儲庫的根文件夾后，CMake Tools 擴展會偵測 ??CMakeLists.txt?? 文件并立即掃描你的系統尋找合適的編譯器。你現在可以單擊屏幕的底部的 “構建Build” 按鈕（紅色框）來開始構建過程。你也可以通過單擊底部區域的按鈕（黃色框）標記來更改編譯器，它顯示當前活動的編譯器。
Build compiler
要開始調試 ??Producer?? 可執行文件，單擊調試器符號（黃色框）并從下拉菜單中選擇 “調試Debug Producer”（綠色框）。
Starting the debugger
如上所述，??Producer?? 可執行文件要求將元素的數量作為一個命令行的參數。命令行參數可以在 ??.vscode/launch.json?? 中具體指定。
Command-line arguments
好了，你現在能夠構建和調試項目了。
結束語
歸功于 CMake ，不管你正在運行哪種操作系統，上述步驟應該都能工作。特別是使用與 CMake 相關的擴展，VSCodium
變成了一個強大的 IDE 。我沒有提及 VSCodium 的 Git
集成，是因為你已經能夠在網絡上查找很多的資源。我希望你可以看到：提供一個適當的 CMake
配置文件可以使其他人更容易地構建、使用和貢獻于你的項目。在未來的文章中，我將介紹單元測試和 CMake 的測試實用程序 ??ctest?? 。
