详解如何使用VSCode和CMake构建跨平台的C/C++开发环境
一、前言
二、开发工具
三、示例项目
四、使用CMake
4.1、如何引入一个第三方静态库
4.2、动态库的加载问题
4.3、utf-8编码格式的代码通过visual studio编译报错问题
4.4、可执行文件的工作目录问题
4.5、如何修改Mac上动态库的加载路径
五、利用VSCode的task.json执行指定命令
5.1、通过Ctrl+Shift+B执行CMake编译本地工程
5.2、通过Ctrl+B构建与运行可执行文件
六、利用VSCode的launch.json完成调试
一、前言日前在学习制作LearnOpenGL教程的实战项目Breakout游戏时，希望能将这个小游戏开发成跨平台的，支持在多个平台运行。工欲善其事必先利其器，首先需要做的自然是搭建一个舒服的跨平台C/C++开发环境，所以这篇文章主要就是记录环境搭建的整个过程，踩到的一些坑，以及对应的解决办法。
正文开始之前，先来阐述几个问题
为什么选择使用VSCode
实在用不习惯Visual Studio（也可能是用的太少了Ｔ▽Ｔ）
代码编辑方面更喜欢用轻量级的编辑器，比如Sublime或者VSCodeVSCode
确实比较强大好用，插件丰富
为什么使用CMake
通用的编译构建工具，跨平台的关键，一份代码，CMake可以针对不同的系统编译构建生成不同的项目工程
源代码管理，编译更加方便（如果仅仅使用VSCode搭建开发环境，则每添加一个源文件，就要改动一下编译指令）
最终实现的开发流程是怎样的VSCode编写代码快捷键Ctrl+Shift+B，调用CMake完成本地项目生成（Mac快捷键Command+Shift+B）快捷键Ctrl+B，完成项目的编译构建与运行（Mac快捷键Command+B）快捷键F5，完成项目的调试与运行（VSCode的F5调试运行，为了能够实现调试功能额外做了许多工作，所以启动会有些慢，因此在不需要调试的时候，直接使用Ctrl+B编译运行看效果会更快些）
CMake与VSCodeCMake的获取，可以查看CMake官网
VSCode的获取，可以查看VSCode官网
关于CMake与VSCode如何安装，比较简单，网上也有很多教程，这里就不详细介绍了
VSCode插件推荐安装在VSCode的Extensions面板中搜索下面的插件名即可，记得看清作者名，不要下错啦插件
| C/C++ | Microsoft | 提供C/C++的代码提示，跳转，调试等诸多功能，官方出品，基本是C/C++开发必备了 |
| CMake | twxs | 提供CMake语法的高亮显示以及代码段提示 |
这里给出例子工程的文件目录情况，并不完整，但具有一定的代表性，不仅涉及源代码的编译，同样包含了静态库，动态库的加载，以及资源文件的读取等问题
四、使用CMakeBreakout
├── 3rd // 第三方库
│ ├── glfw // 一个静态库目录
│ ├── irrKlang-1.6.0 // 一个动态库目录
│ └── FindIrrKlang.cmake // cmake文件
├── resources // 资源目录
│ ├── textures // 存放贴图文件
│ └── shaders // 存放shader文件
├── src // 源代码目录
│ ├── game // 源代码子目录
│ │ ├── game.h
│ │ └── game.cc
│ └── main.cc
└── CMakeLists.txt // cmake文件
本文仅着重介绍为了完成示例项目开发，解决特定问题而使用的一些cmake语句
cmake的所有语句都写在CMakeLists.txt中，cmake会根据该文件中的配置完成最终的编译，构建，打包，测试等一系列任务
一个简单的CMakeLists.txt如下所示，完整的文件可以查看这里
# cmake最低版本号要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 设置PROJECT_NAME变量
set(PROJECT_NAME Breakout)
# 设置工程名
project (${PROJECT_NAME})
# 查找当前目录下的所有源文件并存入DIR_SRCS变量
aux_source_directory(src DIR_SRCS)
# 添加一个可编译的目标到工程
add_executable (${PROJECT_NAME} ${DIR_SRCS})
如何编译一个文件夹下的所有源代码
在开发过程中，由于架构设计或是为了便于管理与查找，源文件一般会根据不同的功能存放在不同的文件夹中，文件夹中又可能嵌入文件夹，所以需要一条语句能够获取所有的源文件进行编译，而不用每新创建一个源文件，就修改一次编译指令
# 递归列出所有源文件
file (GLOB_RECURSE SOURCE_FILES *.cc)
# 添加一个可编译的目标到工程
add_executable (${PROJECT_NAME} ${SOURCE_FILES})
上面这条file命令会递归列出所有.cc文件，并存入SOURCE_FILES变量，然后将SOURCE_FILES表示的所有.cc文件添加到目标即可，从而解决多源文件编译问题
4.1、如何引入一个第三方静态库为了不重复造轮子，开发中不可避免的要引入其他第三方库。正常情况下，这个第三方库也会是一个CMake工程（或是库的开发者直接提供已经编译好的库）
以示例项目引入的glfw库为例
1.添加submodule引入glfw（glfw正好是github上的一个开源项目），或是直接将第三方库的源码放到自己的目录中
git submodule add https://github.com/glfw/glfw.git
2.使用add_subdirectory命令，将glfw所在的文件夹添加到编译的任务列表中
# 保证glfw dir被编译
add_subdirectory (${GLFW_DIR})
3.将glfw的头文件目录添加到头文件搜索路径中
# 添加头文件搜索路径
include_directories (${GLFW_DIR}/include)
4.链接glfw库，target_link_libraries命令用来链接目标与库文件，第一个参数就是我们的构建目标，后面可以跟多个参数，来表示链接多个库
4.2、动态库的加载问题# 添加链接库
target_link_libraries (${PROJECT_NAME} glfw)
以示例项目引入的irrKlang库为例，它并不是一个开源项目，不过好在它提供了已经在多个平台上编译好的库，所以我们需要根据不同的平台来设置引入不同的库文件
1.利用find_package引入外部依赖包，它可以帮我们找到官方预定义的许多依赖包模块，当未在官方预定义的依赖中找到时，会再查找FindXXX.cmake文件，执行该文件从而找到XXX库。
# IrrKlang
find_package (IrrKlang REQUIRED)
2.先新建FindIrrKlang.cmake文件，由它来负责具体的irrKlang库加载。部分语句如下所示，主要是根据当前平台的不同，设置不同的头文件路径，库路径，库所在目录等变量。用到的find_library语句可以实现直接根据库的base name（即不需要lib，so等），找到对应的库，并存入IRRKLANG_LIBRARY变量
find_path(IRRKLANG_INCLUDE_DIR NAMES irrKlang.h PATHS "${3RD_DIR}/irrKlang-1.6.0/include")
IF(WIN32) # win32平台
if("${CMAKE_CXX_COMPILER_ID}" STREQUAL "MSVC")
message(STATUS "Using MSVC")
set (IRRKLANG_LIB_DIR "${3RD_DIR}/irrKlang-1.6.0/lib/Win32-visualStudio")
set (IRRKLANG_BIN_DIR "${3RD_DIR}/irrKlang-1.6.0/bin/Win32-visualStudio")
find_library(IRRKLANG_LIBRARY NAMES irrKlang PATHS ${IRRKLANG_LIB_DIR})
elseif("${CMAKE_CXX_COMPILED_ID}" STREQUAL "GNU")
message(STATUS "Using GCC")
set (IRRKLANG_LIB_DIR "${3RD_DIR}/irrKlang-1.6.0/lib/Win32-gcc")
set (IRRKLANG_BIN_DIR "${3RD_DIR}/irrKlang-1.6.0/bin/Win32-gcc")
find_library(IRRKLANG_LIBRARY NAMES libirrKlang.a PATHS ${IRRKLANG_LIB_DIR})
endif()
elseif(APPLE) # mac平台
set (IRRKLANG_BIN_DIR "${3RD_DIR}/irrKlang-1.6.0/bin/macosx-gcc")
find_library(IRRKLANG_LIBRARY NAMES libirrklang.dylib PATHS "${3RD_DIR}/irrKlang-1.6.0/bin/macosx-gcc")
elseif(UNIX AND NOT APPLE) # 等同于linux平台
set (IRRKLANG_BIN_DIR "${3RD_DIR}/irrKlang-1.6.0/bin/inux-gcc")
find_library(IRRKLANG_LIBRARY NAMES IrrKlang PATHS "${3RD_DIR}/irrKlang-1.6.0/bin/linux-gcc")
endif()
3.将找到的irrKlan头文件添加到头文件搜索路径中
include_directories (${IRRKLANG_INCLUDE_DIR})
4.链接irrKlang库
4.3、utf-8编码格式的代码通过visual studio编译报错问题# 添加链接库
target_link_libraries (${PROJECT_NAME} glfw ${IRRKLANG_LIBRARY})
跨平台的代码，一般使用utf-8编码格式的代码，更加通用，也可以保证在MacOS或者Linux平台上的正常编译。
但是visual studio默认编译文件的编码是utf-8 with bom，在没有中文的情况下，直接编译是没有问题的，然而当源文件含有中文时（比如中文注释），则可能会出现异常，报一些莫名其妙的语法错误。解决办法是通过CMake语句通知MSVC编译时采用utf-8编码
4.4、可执行文件的工作目录问题# 设置MSVC编译编码
add_compile_options("$<$<CXX_COMPILER_ID:MSVC>:/source-charset:utf-8>")
当编译构建生成可执行文件后，我们希望可以直接通过命令行命令启动可执行文件来查看效果。但是由于工作目录的问题，可能会导致出现资源文件找不到，或者库加载失败问题
对于visual studio工程，可以通过CMake语句设置其工作目录，但是这个工作目录仅在通过visual studio调试启动时才会生效，但对于直接启动可执行文件的情况仍然是没用的
# 设置工作目录
set_property(TARGET ${PROJECT_NAME} PROPERTY VS_DEBUGGER_WORKING_DIRECTORY
${CMAKE_SOURCE_DIR}/resources
)
所以只能将资源文件目录放置到可执行文件所在目录下，以保证一定能加载到需要的资源，这可以通过CMake的自定义命令实现
# 复制资源文件到工作目录
add_custom_command(TARGET ${PROJECT_NAME} POST_BUILD
COMMAND ${CMAKE_COMMAND} -E copy_directory
${CMAKE_SOURCE_DIR}/resources
$<TARGET_FILE_DIR:${PROJECT_NAME}>/resources
)
这条语句的功能是在编译结束后，将指定的资源目录复制到生成的可执行文件所在的目录。
同样的，对于一些动态库，比如dylib，dll等也需要复制，不过注意最好在编译前就将它们复制到目标目录，使用PRE_BUILD指明命令执行的时机
4.5、如何修改Mac上动态库的加载路径# 复制库到工作目录
add_custom_command(TARGET ${PROJECT_NAME} PRE_BUILD
COMMAND ${CMAKE_COMMAND} -E copy_directory
${IRRKLANG_BIN_DIR}
$<TARGET_FILE_DIR:${PROJECT_NAME}>
)
在Mac上启动可执行文件时，一直遇到一个动态库无法加载的报错
dyld: Library not loaded: /usr/local/lib/libirrklang.dylib
Referenced from: ...
Reason: image not found
这是由于在编译生成动态库时，可以指定动态库的加载路径，比如我们引入的libirrklang库默认会到/usr/local/lib目录下查找dylib文件
简单的解决方式，自然是通过install命令，将libirrklang.dylib文件安装到/usr/local/lib目录下，不过为了不“污染”其他目录，更希望可执行文件加载的是我们放置在其所在目录下的libirrklang.dylib文件。为了实现这个目标，我们添加下面的CMake语句
if(APPLE)
add_custom_command(TARGET ${PROJECT_NAME} POST_BUILD
COMMAND install_name_tool -change /usr/local/lib/libirrklang.dylib @executable_path/libirrklang.dylib ${PROJECT_NAME}
)
endif()
判断如果是Mac平台，则通过add_custom_command调用install_name_tool命令，来修改应该应用程序对动态库的查找路径。其中的@executable_path就表示可执行文件所在目录
五、利用VSCode的task.json执行指定命令CMake的配置文件已经基本准备完毕了，接下来就是怎样结合VSCode更方便的调用CMake的问题了
5.1、通过Ctrl+Shift+B执行CMake编译本地工程Ctrl+Shift+B是VSCode调用task的默认快捷键，task定义在.vscode目录下的task.json文件中，一般使用task来完成编译等任务，VSCode任务系统提供了丰富的参数配置，我们可以利用它完成很多自定义任务
定义一个task，执行cmake ..命令，完成本地项目的编译生成。Linux会生成Makefile，MacOS生成Makefile或Xcode工程，Windows下生成Visual Studio工程。注意这里的..表示的是上层目录，因为我们会在项目根目录下新建一个build文件夹，然后在这个文件夹内完成一系列的编译工作，这样cmake生成的中间文件都在build目录，不会“污染”开发目录（将build目录加入.gitignorej即可忽略CMake所产生的所有中间文件），在编译出问题的时候也可以直接删除buidl目录重新编译
{
"label": "cmake", // task的名字
"type": "shell",
"command": "cmake",
"args": [
// "-DCMAKE_BUILD_TYPE=${input:CMAKE_BUILD_TYPE}",
".."
],
"options": {
"cwd": "build" // 表示当前执行目录build文件夹
},
"group": "build",
"presentation": { // 一些控制台显示配置
"echo": true,
"reveal": "always",
"focus": false,
"panel": "shared",
"showReuseMessage": true,
"clear": true
},
// Use the standard MS compiler pattern to detect errors, warnings and infos
"problemMatcher": "$msCompile",
"dependsOn":["mkbuild"] // 依赖的任务，在本任务执行前先执行mkbuild任务
}
在cmake ..命令执行前，先通过task执行mkdir新建build文件夹。其中通过windows参数，区分不同平台设置不同的参数
{
"label": "mkbuild",
"type": "shell",
"command": "mkdir", // 调用的命令
"args": [ // 命令参数
"-p",
"build"
],
"windows":{ // windows平台使用mkdir -Force build新建文件夹
"args": [
"-Force",
"build"
]
},
"group": "build",
"presentation": {
"echo": true,
"reveal": "always",
"focus": false,
"panel": "shared",
"showReuseMessage": true,
"clear": true
},
// Use the standard MS compiler pattern to detect errors, warnings and infos
"problemMatcher": "$msCompile",
}
当按下Ctrl+Shift+B时，VSCode将弹出所有可执行的task，选择执行cmake task即可。由于定义了依赖（dependsOn），在cmak task执行前，将自动先执行mkbuild task
在启动可执行文件前，先通过cmake --build .构建生成可执行文件
{
"label": "compile",
"type": "shell",
"command": "cmake --build .",
"options": {
"cwd": "build"
},
"group": "build",
"presentation": {
// Reveal the output only if unrecognized errors occur.
"reveal": "always",
"clear": true
},
// Use the standard MS compiler pattern to detect errors, warnings and infos
"problemMatcher": "$msCompile"
}
在可执行文件生成后，通过task启动可执行文件。其中的${workspaceFolderBasename}是VSCode的内置变量，表示工程名。更多的内置变量介绍可以查看这里
{
"label": "run",
"type": "shell",
"command": "./${workspaceFolderBasename}",
"group": "build",
"presentation": {
"echo": true,
"reveal": "always",
"focus": false,
"panel": "shared",
"showReuseMessage": true,
"clear": true
},
"options": {
"cwd": "build"
},
"windows":{
"options": {
"cwd": "build/Debug" // windows visual studio项目会默认多生成Debug/Release目录
},
},
// Use the standard MS compiler pattern to detect errors, warnings and infos
"problemMatcher": "$msCompile",
"dependsOn":["compile"] // 在run任务执行前先执行compile任务，确保修改的代码生效
}
通过Ctrl+B直接调用run任务。由于编译运行这个任务经常要用到，如果依然通过Ctrl+Shift+B弹出所有任务，再进一步选择就会有些麻烦，所以定义一个快捷键（读者可以用同样的方法设置自己喜欢的快捷键）来直接运行run任务打开VSCode快捷键设置
在弹出的界面中输入“run build task”搜索，并修改其快捷键
点击右上角的翻转按钮，进入快捷键文件配置
在打开的文件中，为刚配置的快捷键添加参数，告诉它直接启动名字叫“run”的task
{
"key": "ctrl+b",
"command": "workbench.action.tasks.runTask",
"args" : "run"
}
六、利用VSCode的launch.json完成调试
VSCode通过.vscode目录下的launch.json实现对多个平台多种语言的调试支持
通过F5完成项目的调试与运行配置launch.json文件以支持C/C++项目的调试
{
// Use IntelliSense to learn about possible attributes.
// Hover to view descriptions of existing attributes.
// For more information, visit: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
"version": "0.2.0",
"configurations": [
{
"name": "Launch Debug", //名称
"type": "cppdbg", //调试类型，除使用msvc进行调试外，均为该类型
"request": "launch",
"program": "${workspaceFolder}/build/${workspaceFolderBasename}", //指定C/C++程序位置
"args": [], //指定运行参数
"stopAtEntry": false,
"cwd": "${workspaceFolder}/build", //指定工作目录
"preLaunchTask": "compile", //在调试前会先调用这个task编译构建程序
"environment": [],
"externalConsole": false,
"osx": { //macOS的特定配置
// "miDebuggerPath": "/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/usr/bin/lldb-mi", //修改使用的lldb-mi，一般不需要修改
"MIMode": "lldb" //指定使用lldb进行调试
},
"linux": { //linux的特定配置
"MIMode": "gdb", //指定使用gdb调试
"setupCommands": [
{
"description": "Enable pretty-printing for gdb",
"text": "-enable-pretty-printing",
"ignoreFailures": true
}
]
},
"windows": { //windows的特定配置
"type": "cppvsdbg", //指定使用msvc进行调试
"program": "${workspaceFolder}/build/Debug/${workspaceFolderBasename}.exe", //指定C/C++程序位置
}
}
]
}
F5是VSCode调试运行的默认快捷键，不需要额外配置，启动调试后的界面如下所示
通过使用本地工具完成调试由于cmake在windows平台会默认生成Visual Stduio工程，所以也可以直接打开生成的解决方案，通过Visual Studio进行调试Mac平台可以使用cmake .. -GXcode命令指定生成XCode工程，然后通过XCode进行调试
以上就是详解如何使用VSCode和CMake构建跨平台的C/C++开发环境的详细内容，更多关于VSCode CMake构建跨平台 C/C++开发环境的资料请关注软件开发网其它相关文章！
