CMake入門：Hello Worldから始めるC++プロジェクト構築

CMake マニュアル：開発者向けプログラミング解説

CMake マニュアルは、CMake の機能を理解し、使いこなすための 開発者向け 公式ドキュメントです。 初心者から上級者まで、幅広いレベルの開発者に役立つ情報が網羅されています。

マニュアルには、以下の内容が含まれています:

• CMake の基本構文: CMakeLists.txt ファイルの書き方、変数、条件分岐、ループなど
• プロジェクトの構成: ターゲット、ソースファイル、ライブラリ、ヘッダーファイルなどの設定
• ビルドプロセス: コンパイラ、リンカー、オプション、デバッグなど
• テスト: テストケース、フレームワーク、カバレッジなど
• 高度な機能: インストール、パッケージング、カスタムコマンドなど

マニュアルは、以下の方法で役立ちます:

• CMake の使い方を学ぶ: チュートリアルやサンプルコードを使って、基本的な機能を習得できます。
• 複雑なプロジェクトを構築する: マニュアルの豊富な情報と例を参考に、複雑なプロジェクトの構成とビルドを効率的に行えます。
• 問題を解決する: エラーメッセージやビルドエラーの原因を特定し、解決するためのヒントやアドバイスを得られます。

マニュアルを読む前に:

• C++ の基礎知識 が必要です。
• CMake の基本的な概念 を理解しておくと、よりスムーズに読み進められます。

マニュアルの読み方:

• 目次 から、必要な情報を探します。
• チュートリアル や サンプルコード を使って、基本的な機能を習得します。
• 具体的な機能 については、該当するセクションを参照します。
• 分からない用語 は、用語集 で調べます。

開発者向けプログラミング解説

CMake マニュアルは、開発者向けに書かれており、プログラミングの知識がない方には難解と感じるかもしれません。そこで、以下では、開発者向けに CMake マニュアルの内容を分かりやすく解説します。

CMakeLists.txt ファイルは、CMake プロジェクトの中心となるファイルです。このファイルには、プロジェクトの構成やビルドプロセスに関する情報が記述されます。

変数

CMake では、プロジェクトの設定や情報を保持するために変数を使用できます。変数は、プロジェクト内の任意の場所で参照できます。

条件分岐

CMake では、条件分岐を使用して、プラットフォームやコンパイラに応じて異なる処理を実行できます。

ループ

CMake では、ループを使用して、繰り返し処理を実行できます。

ターゲットは、CMake プロジェクトにおけるビルドの単位です。ターゲットには、実行ファイル、ライブラリ、共有ライブラリなどがあります。

ソースファイルは、プロジェクトのソースコードを含むファイルです。CMake では、ソースファイルをターゲットに関連付けることができます。

ライブラリは、複数のソースファイルから構成されるコードの集合体です。CMake では、ライブラリをプロジェクトに組み込むことができます。

ヘッダーファイルは、関数や変数の宣言を含むファイルです。CMake では、ヘッダーファイルの検索パスを設定できます。

コンパイラは、ソースコードを機械語に変換するツールです。CMake では、使用するコンパイラを指定できます。

リンカーは、オブジェクトファイルを結合して実行ファイルを作成するツールです。CMake では、リンカーオプションを設定できます。

デバッグ

CMake では、デバッグビルドとリリースビルドを切り替えることができます。デバッグビルドでは、デバッグ情報を生成することができます。

テスト

CMake では、テストケース

CMake サンプルコード集

• Hello World：最も基本的な CMake プロジェクト。

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)

project(HelloWorld)

add_executable(helloworld main.cpp)

target_link_libraries(helloworld PUBLIC pthread)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

install(TARGETS helloworld DESTINATION bin)

• 複数ファイルのプロジェクト：複数のソースファイルから構成されるプロジェクト。

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)

project(MyProject)

add_library(mylib src/mylib.cpp)

add_executable(myexe src/main.cpp)

target_link_libraries(myexe PUBLIC mylib)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

install(TARGETS mylib DESTINATION lib)
install(TARGETS myexe DESTINATION bin)

• 条件分岐：プラットフォームに応じて異なる処理を実行するプロジェクト。

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)

project(MyProject)

if(WIN32)
  # Windows 固有の処理
else()
  # Unix 固有の処理
endif()

add_executable(myexe src/main.cpp)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

install(TARGETS myexe DESTINATION bin)

中級

• 外部ライブラリの使用：外部ライブラリをプロジェクトに組み込む。

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)

project(MyProject)

find_package(Eigen3 REQUIRED)

add_executable(myexe src/main.cpp)

target_link_libraries(myexe PUBLIC Eigen3::Eigen)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

install(TARGETS myexe DESTINATION bin)

• サブディレクトリ：サブディレクトリに分割されたプロジェクト。

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)

project(MyProject)

add_subdirectory(src)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

install(TARGETS myexe DESTINATION bin)

• カスタムコマンド：ビルドプロセスにカスタムコマンドを追加する。

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)

project(MyProject)

add_custom_command(
  TARGET myexe
  POST_BUILD
  COMMAND echo "ビルド完了")

add_executable(myexe src/main.cpp)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

install(TARGETS myexe DESTINATION bin)

上級

• パッケージング：プロジェクトをパッケージ化する。

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)

project(MyProject)

set(CMAKE_MODULE_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/cmake)

include(CPack)

add_executable(myexe src/main.cpp)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

install(TARGETS myexe DESTINATION bin)

cpack_add_component(myexe REQUIRED DEPENDS mylib)

cpack_add_package(DEB)

set(CPACK_PACKAGE_DESCRIPTION "My Project")
set(CPACK_PACKAGE_VERSION "1.0.0")

install(FILES ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/README.md DESTINATION doc)

cpack_make_package()

• テスト：プロジェクトにテストを追加する。

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)

project(MyProject)

enable_testing()

add_executable(myexe src/main.cpp)

add_test(NAME MyTest
  COMMAND myexe)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

install(TARGETS myexe DESTINATION bin)

add_custom_target(check
  COMMAND ctest -V)

CMake を使う以外の方法

Makefile は、UNIX 系オペレーティングシステムで伝統的に使用されてきたビルドツールです。Makefile は、ソースファイル、コンパイラオプション、リンカーオプションなどを記述したテキストファイルです。

Visual Studio は、Microsoft が提供する統合開発環境 (IDE) です。Visual Studio は、C++ プロジェクトを構築するための独自のビルドシステムを備えています。

Xcode は、Apple が提供する IDE です。Xcode は、C++ プロジェクトを構築するための独自のビルドシステムを備えています。

Conan は、C++ プロジェクトに必要なライブラリやヘッダーファイルを管理するパッケージマネージャーです。Conan を使用すると、プロジェクトに必要なライブラリを簡単にインストールできます。

Bazel は、Google が開発したオープンソースのビルドツールです。Bazel は、C++ プロジェクトを含む様々な言語のプロジェクトを構築することができます。

どの方法を選択するかは、プロジェクトの規模、複雑性、開発環境などによって異なります。

以下は、それぞれの方法の利点と欠点です。

Makefile

利点:

• 軽量でシンプル
• 多くのプラットフォームで利用可能

欠点:

• 複雑なプロジェクトには不向き
• 習得に時間がかかる

Visual Studio

利点:

• 使いやすい GUI インターフェース
• Windows 開発に最適

欠点:

• Windows 以外のプラットフォームでは使用できない
• 無料版では機能が制限されている

Xcode

利点:

• macOS 開発に最適

欠点:

• macOS 以外のプラットフォームでは使用できない

Conan

利点:

• ライブラリの管理が容易
• 多くのライブラリに対応

Bazel

利点:

• 複雑なプロジェクトにも対応

欠点:

• 動作が重い

CMake は、C++ プロジェクトを構築するための強力で汎用的なツールです。しかし、プロジェクトの規模、複雑性、開発環境によっては、他の方法の方が適している場合があります。