CMake 学习引入：从 GCC 到 Makefile 再到 CMake

林峰
笔记
3小时前
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通过三个阶段的演进，理解为什么需要 CMake：GCC 命令行 → Makefile → CMake

示例代码

add.h:

#ifndef ADD_H
#define ADD_H
int add(int a, int b);
#endif

add.c:

#include "add.h"
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

main.c:

#include <stdio.h>
#include "add.h"

int main() {
    int result = add(10, 20);
    printf("sum:%d\n", result);
    return 0;
}

第一阶段：GCC 命令行

项目结构：

cmakeS/
├── main.c
├── add.c
└── add.h

编译运行

gcc -o main main.c add.c

运行结果

$ ./main
sum:30

存在的问题

⚠️ 警告

每次修改代码都要重新编译所有文件（即使只改了一个文件）
文件多了命令会很长，容易出错
无法自动管理依赖关系
团队协作时每个人的编译命令可能不一致

如果只修改了 add.c，理论上只需要重新编译 add.c，但 GCC 命令会重新编译所有文件，浪费时间。

第二阶段：Makefile

项目结构：

cmakeS/
├── main.c
├── add.c
├── add.h
└── Makefile        # 新增

Makefile 内容

Makefile:

# 目标：依赖
# <tab>命令

# 最终目标：生成可执行文件 main
main: main.o add.o
    gcc main.o add.o -o main

# 编译 main.c 生成 main.o
main.o: main.c
    gcc -c main.c -o main.o

# 编译 add.c 生成 add.o
add.o: add.c
    gcc -c add.c -o add.o

# 清理编译产物
clean:
    rm -rf *.o main

# 测试运行
test:
    ./main

⚠️ 重要：Makefile 语法规则

目标: 依赖文件
<TAB>命令

目标：要生成的文件（如 main.o）
依赖：生成目标需要的文件（如 main.c）
命令：如何生成目标（必须用 TAB 缩进，不能用空格）

编译过程

$ make
gcc -c main.c -o main.o
gcc -c add.c -o add.o
gcc main.o add.o -o main

$ make test
./main
sum:30

增量编译演示

# 第一次编译：编译所有文件
$ make
gcc -c main.c -o main.o
gcc -c add.c -o add.o
gcc main.o add.o -o main

# 修改 add.c 后再次编译：只重新编译 add.c
$ make
gcc -c add.c -o add.o        # 只编译 add.c
gcc main.o add.o -o main     # 重新链接

# 如果没有修改任何文件
$ make
make: 'main' is up to date.  # 不做任何事

Makefile 的优势

✅ 改进

增量编译：只重新编译修改过的文件
依赖管理：自动检测文件变化
命令统一：团队成员使用相同的编译命令
自动化：一个 make 命令完成所有操作

仍然存在的问题

⚠️ 警告

手动维护依赖：每个 .c 文件都要手写规则
不跨平台：Linux 用 Makefile，Windows 用 Visual Studio 项目文件
难以扩展：文件多了 Makefile 会变得很复杂
重复劳动：每个项目都要写类似的 Makefile

如果项目有 100 个 .c 文件，你需要写 100 条类似的规则，非常繁琐。

第三阶段：CMake

项目结构：

cmakeS/
├── main.c
├── add.c
├── add.h
├── CMakeLists.txt  # 新增
└── build/          # 构建目录

CMakeLists.txt 内容

CMakeLists.txt:

# 指定 CMake 最低版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 项目名称和语言
project(study_cmake C)

# 创建可执行文件
add_executable(main main.c add.c)

⚠️ 重要：CMake 规定语言标识符必须大写：

C 语言 → C
C++ 语言 → CXX
Fortran 语言 → Fortran

编译流程

# 1. 创建构建目录
mkdir build && cd build

# 2. 生成 Makefile
cmake ..

# 3. 编译（两种方式都可以）
make                # 方式1：直接用 make
cmake --build .     # 方式2：用 cmake 命令（推荐，跨平台）

# 4. 运行
./main

输出示例

$ cmake ..
-- Configuring done (1.2s)
-- Generating done (0.0s)
-- Build files have been written to: /root/cmakeS/build

$ make
[ 33%] Building C object CMakeFiles/main.dir/main.c.o
[ 66%] Building C object CMakeFiles/main.dir/add.c.o
[100%] Linking C executable main
[100%] Built target main

$ ./main
sum:30

CMake 的优势

✅ 改进

自动生成构建文件：CMake 自动生成 Makefile（或其他构建系统）
跨平台：同一个 CMakeLists.txt 在 Linux/Windows/macOS 都能用
简洁：3 行代码替代几十行 Makefile
自动依赖：CMake 自动处理头文件依赖
易于扩展：添加新文件只需修改一行
现代化：支持库管理、第三方依赖、测试等高级功能

三个阶段对比

特性	GCC 命令行	Makefile	CMake
编译命令	手动输入完整命令	`make`	`cmake .. && make`
增量编译	不支持	支持	支持
依赖管理	手动	半自动	全自动
跨平台	不支持	不支持	支持
代码量	一行命令	10+ 行	3 行
维护成本	高	中	低
适用场景	单文件测试	小型项目	任何规模项目

为什么需要 CMake

跨平台编译

项目需要在 Linux、Windows、macOS 上编译。

传统方式： Linux 写 Makefile，Windows 创建 VS 项目，macOS 写 Xcode 项目

CMake 方式： 只写一个 CMakeLists.txt，自动生成对应平台的构建文件

复杂项目管理

项目有 100 个源文件。

Makefile 方式： 需要手写 100 条规则

CMake 方式：

add_executable(main file1.c file2.c ... file100.c)

第三方库集成

项目需要使用 OpenCV 等第三方库。

Makefile 方式：

CFLAGS = -I/usr/include/opencv4
LDFLAGS = -L/usr/lib -lopencv_core ...

CMake 方式：

find_package(OpenCV REQUIRED)
target_link_libraries(main ${OpenCV_LIBS})

CMake 工作流程

CMakeLists.txt → cmake .. → Makefile → cmake --build . → 可执行文件

编写 CMakeLists.txt：描述项目结构、指定源文件
运行 cmake：检测编译器、查找依赖库、生成 Makefile
运行 cmake --build：编译代码、生成可执行文件（或直接用 make）

Out-of-Source Build

推荐结构：

cmakeS/
├── CMakeLists.txt
├── main.c
├── add.c
├── add.h
└── build/            # 所有编译产物都在这里
    ├── Makefile
    └── main

操作：

mkdir build && cd build
cmake ..
make

# 清理：删除 build 目录即可
cd .. && rm -rf build

常用命令

GCC

gcc -o main main.c add.c

Makefile

make           # 编译
make clean     # 清理

CMake

# 标准流程
mkdir build && cd build
cmake ..
cmake --build .     # 推荐，跨平台
# 或
make                # Linux/macOS 可用

# 一行命令
cmake -B build && cmake --build build

# 清理
rm -rf build

总结

演进路径：

GCC 命令行 → Makefile → CMake
手动编译   → 半自动   → 全自动

CMake 核心价值：

跨平台：一次编写，到处编译
自动化：自动管理依赖和编译
简洁：3 行代码替代几十行 Makefile

基本流程：

mkdir build && cd build
cmake ..
cmake --build .     # 或 make
./main

最后更新：2026-05-26