常见构建系统学习

构建系统(build system)是用来从源代码生成用户可以使用的目标(targets)的自动化工具，目标可以包括库、可执行文件、或者生成的脚本等等。

当前主流的编译基础工具是makefile，当时makefile有缺点：

大型工程手写makefile费事费力
makefile隐式规则影响构建效率

所以，又出现了很多新的构建工具来解决这两个问题，如

CMake, XMake, qmake, Scons, Ninja, Meson, Bazel等等。

这些构建工具的使用，我们举例并使用下。
代码见 https://gitee.com/style7en/build-system。

假设我们的目录如下，main.c需要使用hello.c中的函数hello()：

app/
├── hello
│   ├── hello.c
│   └── hello.h
└── main.c

其中，hello.c内容为

#include <stdio.h>

int hello(void)
{
    printf("hello, world!\n");
    return 0;
}

hello.h内容为

#ifndef HELLO_H_
#define HELLO_H_

int hello(void);

#endif

main.c内容为

#include "hello.h"

int main(void)
{
    hello();
    return 0;
}

Shell

如果不用任何构建工具，直接使用最原始的构建脚本，内容如下，执行如下脚本，会在当前目录生成可执行程序app

#!/bin/bash
gcc -c main.c -I hello
gcc -c hello/hello.c
gcc main.o hello.o -o app

Makefile

一个工程中的源文件不计其数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，因为 makefile就像一个Shell脚本一样，也可以执行操作系统的命令。

上述工程的makefile文件如下，使用make命令执行，会在当前目录生成可执行程序app

app: main.o hello.o
    gcc main.o hello.o -o app 

main.o: main.c
    gcc -c main.c -I hello

hello.o: hello/hello.c
    gcc -c hello/hello.c
    
clean:
    rm -rf main.o hello.o app

或者进阶版

TARGET = app
SRCS = main.c hello/hello.c
INC = -Ihello
OJBS = $(SRCS:.c=.o)

$(TARGET): $(OJBS)
    echo $(OJBS)
    $(CC) -o $@ $^

%.o: %.c
    $(CC) $(INC) -o $@ -c $<

clean:
    rm -rf $(TARGET) $(OJBS)

CMake

CMake是一个跨平台的安装（编译）工具，可以用简单的语句来描述所有平台的安装(编译过程)。他能够输出各种各样的makefile或者project文件，能测试编译器所支持的C++特性,类似UNIX下的automake。 CMake 的组态档取名为 CMakeLists.txt，Cmake 并不直接建构出最终的软件，而是产生标准的建构档（如 Unix 的 Makefile 或 Windows Visual C++ 的 projects/workspaces），然后再依一般的建构方式使用。

如下为当前目录下CMakeLists.txt文件内容

cmake_minimum_required(VERSION 2.8)
project(app)

set(hello hello/hello.c hello/hello.h)
include_directories(hello)

add_executable(app main.c ${hello})

执行命令

mkdir build && cd build
cmake ..  # 在build目录下生成makefile
make  # 在build目录生成可执行程序app

以上是老版本CMake的写法，CMake 3.xx版本增加了模块化target的写法，推荐使用。

XMake

XMake 是一个基于 Lua 的轻量级跨平台构建工具，使用 xmake.lua 维护项目构建，相比 makefile/cmake，配置语法更加简洁直观，对新手非常友好，短时间内就能快速入门，能够让用户把更多的精力集中在实际的项目开发上。

xmake.lua可通过xmake命令生成，更加灵活的配置修要手动修改，内容如下

target("app")
    set_kind("binary")
    add_files("main.c")
    add_files("hello/hello.c")
    add_includedirs("hello")

有了xmake.lua后，执行命令

xmake  # 编译
xmake run app  # 运行
xmake run -d app  # gdb调试

Scons

Scons是一个开放源码、以Python语言编码的自动化构建工具，可用来替代make编写复杂的makefile。并且scons是跨平台的，只要

Scons脚本写的好，可以在Linux和Windows下随意编译。

SCons 的设计目标就是让开发人员更容易、更可靠和更快速的建造软件。

上述工程，需要在工程目录创建一个SConstruct文件，内容如下

Program(
    target = "app", 
    source = ["main.c", "hello/hello.c"], 
    CPPPATH = ["hello"]
)

然后在命令行执行

scons  # 编译
scons -c  # 清除编译结果

Ninja

Ninja 是Google的一名程序员推出的注重速度的构建工具，一般在Unix/Linux上的程序通过make/makefile来构建编译，而Ninja通过将编译任务并行组织，大大提高了构建速度，Ninja的定位非常清晰，就是达到更快的构建速度。

如上工程，ninja编译需要build.ninja文件。如果有CMakeLists.txt，可通过 cmake -G Ninja 生成，没有的话，可以手写一个，内容如下

ninja_required_version = 1.5

# 编译
rule cc
  command = gcc -c -Ihello $in -o $out
  description = compiling $in to $out ...

build main.o: cc main.c
build hello.o: cc hello/hello.c

# 链接
rule link
  command = gcc $in -o $out
  description = linking $in to $out ...

build app: link main.o hello.o

然后在命令行执行

ninja  # 编译
ninja -t clean  # 清除编译结果

Meson

Meson（The Meson Build System）是个项目构建系统，如Makefile，automake，CMake等等。Meson是一个Python实现的开源项目，编译需要Ninja命令，其思想是，开发人员花费在构建调试上的每一秒都是浪费，同样等待构建过程直到真正开始编译都是不值得的。

Meson需要meson.build文件，手动编辑，内容如下

project('app', 'c')
src = ['main.c', 'hello/hello.c']
inc = 'hello'
executable('app', src, include_directories: inc)

然后在命令行执行

meson _build  # 生成_build(这里加下划线是为了与cmake的build区分下)目录，下面有build.ninja
ninja -C _build  # 编译

当前很多开源软件构建工具已经转meson了，以前的开源软件按照老套路./configure && make && sudo make install 要换成meson build && ninja -C build && sudo ninja -C build install了。

其他

当然，还有Bazel，Buck，qmake，Autotools等构建系统，就不一一示范了。

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