CMake函数和宏(function和macro)：使用函数和宏提高代码可读性

CMake简介

CMake是一个开源的跨平台构建工具&＃xff0c;它可用于生成可定制的构建过程&＃xff0c;如Makefiles、Visual Studio项目或Xcode项目。CMake使用CMakeLists.txt文件来描述构建过程&＃xff0c;这些文件包含了构建项目所需的信息&＃xff0c;包括源代码、库、头文件和可执行文件等。

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function和macro的概念

在CMake中&＃xff0c;function和macro都是用来实现代码重用的工具。它们的主要区别在于参数传递和作用域。
function和macro都可以在CMakeLists.txt文件中定义和调用。在调用时&＃xff0c;function和macro的参数传递方式不同。function的参数传递采用传值方式&＃xff0c;而macro的参数传递采用文本替换方式。
另外&＃xff0c;function和macro的作用域也有所不同。在CMake中&＃xff0c;function的作用域是局部作用域&＃xff0c;而macro的作用域是全局作用域。这意味着在function中定义的变量只在function中有效&＃xff0c;而在macro中定义的变量则在整个CMakeLists.txt文件中有效。
使用function和macro&＃xff0c;可以将一些常用的操作封装起来&＃xff0c;比如生成安装目录、编译选项等。这样可以减少代码的重复性&＃xff0c;提高代码的可维护性和可读性。

function的语法和用法

在CMake中&＃xff0c;function是用来实现代码重用的工具。function的语法如下&＃xff1a;

function(function_name arg1 arg2 ...)# function body
endfunction()


其中&＃xff0c;function_name是函数名&＃xff0c;arg1、arg2等是函数的参数。在function的body中&＃xff0c;可以使用CMake语句来实现具体的操作。

function的参数传递

function的参数传递采用传值方式。这意味着在调用function时&＃xff0c;实参的值会被传递到形参中。例如&＃xff1a;

function(add_numbers num1 num2)math(EXPR result "${num1} &＃43; ${num2}")message("The result is ${result}")
endfunction()add_numbers(1 2)


在上面的例子中&＃xff0c;add_numbers函数有两个参数num1和num2。在调用函数时&＃xff0c;传递了实参1和2&＃xff0c;这些实参的值会被传递到num1和num2中。

function的返回值

function可以有返回值&＃xff0c;返回值可以通过set命令设置。例如&＃xff1a;

function(add_numbers num1 num2)math(EXPR result "${num1} &＃43; ${num2}")set(${result_var} ${result} PARENT_SCOPE)
endfunction()add_numbers(1 2 RESULT)
message("The result is ${RESULT}")


在上面的例子中&＃xff0c;add_numbers函数计算了num1和num2的和&＃xff0c;并将结果通过set命令设置到了result_var变量中。在调用函数时&＃xff0c;传递了实参1和2&＃xff0c;并将返回值保存到了RESULT变量中。

示例代码

以下是一个示例函数&＃xff0c;在CMakeLists.txt中定义了一个函数&＃xff0c;用于生成一个静态库&＃xff1a;

function(create_static_library LIBRARY_NAME SOURCE_FILES)add_library(${LIBRARY_NAME} STATIC ${SOURCE_FILES})set_target_properties(${LIBRARY_NAME} PROPERTIES OUTPUT_NAME ${LIBRARY_NAME})set_target_properties(${LIBRARY_NAME} PROPERTIES ARCHIVE_OUTPUT_DIRECTORY ${CMAKE_BINARY_DIR}/lib)
endfunction()set(SOURCE_FILES foo.cpp bar.cpp)
create_static_library(my_library ${SOURCE_FILES})


在上面的示例代码中&＃xff0c;create_static_library函数有两个参数LIBRARY_NAME和SOURCE_FILES。函数的作用是创建一个名为LIBRARY_NAME的静态库&＃xff0c;其中包含了SOURCE_FILES中指定的文件。函数通过add_library命令创建了一个静态库&＃xff0c;并通过set_target_properties命令设置了输出名称和输出路径。在调用函数时&＃xff0c;传递了实参my_library和${SOURCE_FILES}变量。最终&＃xff0c;create_static_library函数会生成一个名为my_library的静态库。

Macro是CMake中的一种宏定义&＃xff0c;可以将一些常用的代码片段定义为一个宏&＃xff0c;当需要使用时直接调用宏即可&＃xff0c;可以减少代码的重复性&＃xff0c;提高代码的可读性和可维护性。

macro的语法和用法

宏定义的基本格式为&＃xff1a;

macro(宏名 参数列表) 宏体 endmacro()

其中&＃xff0c;宏名为标识符&＃xff0c;参数列表为用括号括起来的形式参数列表&＃xff0c;宏体为用endmacro()结束的宏定义体&＃xff0c;宏名和宏体之间用空格隔开。

示例&＃xff1a;

macro(PRINT_HELLO_WORLD) message("Hello World!") endmacro()


macro的参数传递

宏定义可以接受参数&＃xff0c;参数传递方式类似于函数的参数传递&＃xff0c;可以传递常量、变量或表达式等。参数传递的格式为&＃xff1a;$(参数名)。

示例&＃xff1a;

macro(PRINT_MESSAGE message) message(${message}) endmacro()

macro的变量作用域

宏定义中的变量作用域与函数中的变量作用域不同&＃xff0c;宏定义中的变量作用域是在宏定义体内&＃xff0c;即在宏定义体中定义的变量在宏体外无法访问。

示例&＃xff1a;

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)#定义一个宏&＃xff0c;用于打印传入的消息和变量值
macro(PRINT_MESSAGE_AND_VALUE message value)#在当前宏中定义的变量&＃xff0c;只在当前宏中有效
set(local_var "This is a local variable") message("${message}: ${value}") message("local_var: ${local_var}") endmacro()#定义一个全局变量
set(global_var "This is a global variable")#打印全局变量的值
message("global_var: ${global_var}")#调用宏&＃xff0c;打印传入的消息和变量值
PRINT_MESSAGE_AND_VALUE("Print global_var" ${global_var})#如果在宏中使用了外部定义的变量&＃xff0c;需要在宏调用时将其传入
#调用宏&＃xff0c;打印传入的消息和变量值&＃xff0c;以及宏中定义的局部变量
PRINT_MESSAGE_AND_VALUE("Print local_var" "This is a parameter")#此处打印的local_var为空&＃xff0c;因为它只在上面的宏中定义&＃xff0c;在此处无法访问


示例代码


cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
#定义一个宏&＃xff0c;用于打印"Hello world!"
macro(PRINT_HELLO_WORLD) message("Hello World!") endmacro()#定义一个宏&＃xff0c;用于打印传入的消息
macro(PRINT_MESSAGE message) message(${message}) endmacro()#定义一个宏&＃xff0c;用于计算传入的两个数的最大值并打印
macro(PRINT_MAX a b)#定义一个变量max&＃xff0c;并将其初值设置为a
set(max ${a})#如果b比max大&＃xff0c;则将max的值设为b
if(${b} GREATER ${a}) set(max ${b}) endif()#打印最大值
message("max&＃61;${max}") endmacro()#调用宏&＃xff0c;打印"Hello world!"
PRINT_HELLO_WORLD()#定义一个变量msg&＃xff0c;并将其值设置为"Hello CMake!"
set(msg "Hello CMake!")#调用宏&＃xff0c;打印变量msg的值
PRINT_MESSAGE(${msg})#调用宏&＃xff0c;计算传入的两个数的最大值并打印
PRINT_MAX(10 20)


参数传递

function和macro在参数传递方面有所不同。在function中&＃xff0c;参数传递是通过参数列表来完成的&＃xff0c;参数有类型和顺序&＃xff0c;类似于C语言函数的参数传递方式。而在macro中&＃xff0c;参数传递是通过文本替换来完成的&＃xff0c;因此参数没有类型和顺序限制&＃xff0c;可以传递任何文本。

返回值

function可以有返回值&＃xff0c;而macro没有返回值。在function中&＃xff0c;可以使用return语句返回值&＃xff0c;返回值的类型可以是任何CMake支持的类型。而在macro中&＃xff0c;不能使用return语句返回值&＃xff0c;因为macro的返回值是通过文本替换来实现的。

变量作用域

变量作用域&＃xff1a; function和macro在变量作用域方面也有所不同。在function中&＃xff0c;变量的作用域是函数内部&＃xff0c;函数外部无法访问函数内部定义的变量。而在macro中&＃xff0c;变量的作用域是整个CMake文件&＃xff0c;因此可以在文件中的任何地方访问和修改宏中定义的变量。

代码示例

以下是一个使用function和macro实现同样功能的示例代码&＃xff1a;

#使用function实现
function(ADD_ONE num) math(EXPR result "${num} &＃43; 1") return(${result}) endfunction()#调用function&＃xff0c;将10加1&＃xff0c;并将结果赋值给变量res
ADD_ONE(10 res) message("Result: ${res}")#使用macro实现
macro(ADD_ONE num) math(EXPR result "${num} &＃43; 1") set(${ARGV1} ${result}) endmacro()#调用macro&＃xff0c;将10加1&＃xff0c;并将结果赋值给变量res
ADD_ONE(10 res) message("Result: ${res}")


在这个示例中&＃xff0c;我们实现了将一个数加1的功能&＃xff0c;使用function和macro两种方式分别实现。可以看出&＃xff0c;function使用return语句返回结果&＃xff0c;而macro使用set命令将结果赋值给一个参数。另外&＃xff0c;调用方式也有所不同&＃xff0c;function使用函数调用的方式&＃xff0c;而macro使用文本替换的方式。

• function的优点&＃xff1a;

参数传递和返回值更加灵活&＃xff0c;可以实现复杂的逻辑处理&＃xff1b;
变量作用域仅限于函数内部&＃xff0c;避免了变量命名冲突的问题&＃xff1b;
可以使用递归调用实现复杂的算法&＃xff1b;
在CMake文件中调用function更加直观&＃xff0c;易于理解。

• function的缺点&＃xff1a;

由于使用return语句返回结果&＃xff0c;因此会创建新的变量&＃xff0c;占用额外的内存空间&＃xff1b;
递归调用会导致堆栈溢出的问题&＃xff1b;
由于函数调用需要额外的资源开销&＃xff0c;因此在处理大量数据时可能会影响性能。

• macro的优点&＃xff1a;

参数传递更加灵活&＃xff0c;可以传递任意文本&＃xff1b;
可以直接修改CMake文件中的变量&＃xff0c;更加方便&＃xff1b;
在处理大量数据时性能更好&＃xff0c;因为不需要额外的资源开销。

• macro的缺点&＃xff1a;

由于使用文本替换&＃xff0c;因此不能实现复杂的逻辑处理&＃xff1b;
变量作用域是整个CMake文件&＃xff0c;容易出现变量命名冲突的问题&＃xff1b;
不能使用递归调用。

• function的使用场景&＃xff1a;

实现复杂的逻辑处理&＃xff1b;
需要递归调用的场景&＃xff1b;
在CMake文件中调用function更加直观&＃xff0c;易于理解。

• macro的使用场景&＃xff1a;

实现简单的文本替换&＃xff1b;
需要直接修改CMake文件中的变量的场景&＃xff1b;
在处理大量数据时性能更好的场景。

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综上所述&＃xff0c;function和macro各有优缺点&＃xff0c;在不同的场景下选择适合的方法可以使CMake的使用更加高效和方便。

在这篇博客中&＃xff0c;我们将详细介绍CMake中function和macro的概念、语法和用法&＃xff0c;并通过示例代码演示它们的使用。我们还将比较function和macro之间的区别&＃xff0c;并讨论它们在实际应用中的使用场景和最佳实践。
通过本文的学习&＃xff0c;读者将能更好地理解和应用CMake中的function和macro&＃xff0c;提高代码的可重用性和可维护性。