CMake 交叉编译

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想知道“魔笛手”在这里能发挥什么作用吗？想象一下，把 CMake 当做法力高强的魔笛手，C++ 的项目则是故事中的那些被魔笛手拯救的孩子。

父母要抚养一个孩子并非易事，营养需要面面俱到，保证身体健康，关心事无巨细，确保快乐成长。其难度不亚于 C++ 项目的交叉编译，但一个保姆就能让事情变得更简单。类似地，我们也有 CMake 来简化交叉编译中的烦琐事。

交叉编译到底是什么？

以一个著名的应用程序为例，比如 Microsoft Paint。在它成为可执行文件之前，是一组源代码文件。编译源代码并将目标代码链接到单个可执行文件，这是编译器的工作。在正常情况下：

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Microsoft Paint 的源代码是一组C++文件，在 Microsoft windows 中使用 Visual Studio 编译器进行编译。现在来看交叉编译场景：

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因此，当源代码编译器对应的操作系统与其当前所在的操作系统不同时，就会发生交叉编译。这张图应该更清楚一点：

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现在，交叉编译这个术语从何而来已经很明显了。跨平台软件开发并不容易，因为每个操作系统都有自己的特点。为 Windows 编写的源代码通常不能为 Linux 编译，反之亦然。这就是 Qt 等框架和 POSIX 等标准发挥作用的地方。

我不能忍受简单编译吗?

不总是这样。举个例子，一个开发者正在为 Android 开发的应用程序，他会利用开发机器（Windows、Linux 或 Mac）的计算能力为 Android 交叉编译应用程序。如果开发人员将目标锁定为 Raspberry Pi 这样的平台，情况也是如此。比起要在一台低性能机器上耗费大量时间运行编译，在功能强大的开发机器上设置交叉编译环境并将二进制文件复制到 Raspberry Pi，则容易得多。
交叉编译的另一个用例，是使用目标机器的本机编译器生成依赖项的复杂性。例如，以 Chromium（Microsoft Edge 浏览器和 Google Chrome 浏览器的基础）这样一个在多个平台上都受支持的开源项目为例。由于存在多个依赖项，因此不建议尝试以本机方式构建 Chromium。更确切地说，本地镜像是一个 Linux 容器，承载 GNU GCC 来交叉编译源代码。

能举个交叉编译的例子吗？

Windows 10 桌面操作系统有两种不同的风格:

Windows 10, Intel CPUs ( 32 Bit 和 64 Bit 版本)
Windows 10，ARM CPUs (ARM32 和ARM64 Bit 版本)

为 Intel CPU 编译的程序与 ARM CPU 不兼容，反之亦然。Microsoft Visual Studio 附带以下命令工具，其中一些用于交叉编译：

VS2015 x64 ARM Cross Tools Command
VS2015 x64 Native Tools Command
VS2015 x64 x86 Cross Tools Command
VS2015 x86 ARM Cross Tools Command
VS2015 x86 Native Tools Command
VS2015 x86 x64 Cross Tools Command

我们对交叉编译工具很感兴趣。让我们试着创建一个简单的 “Hello, World!” C++ 程序：

#include int main(int argc, char** argv){std::cout << “Hello, World!” << std::endl;return 0;}

在 x64 本机命令行上，编译上述程序：

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在 x64 ARM cross tools 命令提示符下，编译相同的程序：

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特别注意 /machine:arm 输出。编译成功并生成了可执行文件，但从运行可执行文件可以看出，它不适用于当前计算机：

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恭喜！你已经在不同的机器上成功交叉编译了最简单 C++ 程序。

为什么需要交叉编译？

为同一操作系统支持的不同 CPU 进行编译是交叉编译的最简单形式。如果你想使用 Linux 并希望生成支持 Windows 的可执行文件，该怎么办？如果可能的话，最好使用相同的代码库来生成 Linux 和 Windows 可执行文件。

我们来试一下。我有一个 Windows 10 的机器，运行了一个适用于 Linux 的Windows 子系统，并且在这个系统上安装了 Ubuntu。简单输入：

sudo apt-get install mingw-w64

将为 Windows 安装 mingw 交叉编译器工具链。我们创建 CMakeLists.txt 文件：

#set minimum cmake versioncmake_minimum_required(VERSION 3.5 FATAL_ERROR)

#project name and languageproject(HelloWorld LANGUAGES CXX)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)set(CMAKE_CXX_EXTENSIONS OFF)set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)

include(GNUInstallDirs)set(CMAKE_ARCHIVE_OUTPUT_DIRECTORY
${CMAKE_BINARY_DIR}/$ {CMAKE_INSTALL_LIBDIR})set(CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY ${CMAKE_BINARY_DIR}/$ {CMAKE_INSTALL_LIBDIR})set(CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY ${CMAKE_BINARY_DIR}/$ {CMAKE_INSTALL_BINDIR})

#define executable and its source fileadd_executable(HelloWorld main.cpp)

为CMake创建一个工具链文件，它告诉我们一些关于交叉编译工具链的信息。像这样：

#the name of the target operating systemset(CMAKE_SYSTEM_NAME Windows)

#which compilers to useset(CMAKE_C_COMPILER i686-w64-mingw32-gcc)set(CMAKE_CXX_COMPILER i686-w64-mingw32-g++)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH /usr/i686-w64-mingw32)

#adjust the default behavior of the find commands:# search headers and libraries in the target environmentset(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE ONLY)set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY ONLY)

#search programs in the host environmentset(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM NEVER)

将此文件另存为 cross-compilation.cmake，并将其保存在 CMakeLists.txt 文件（见上文）和 Main.cpp. 创建一个名为“build”的新文件夹并更改到该目录。现在发出命令：

cmake … -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=…/cross-compilation.cmakecmake –build .

这将会创建一个 HelloWorld.exe，就像 build/bin 文件夹中的 CMakeLists.txt 中指定的那样。我们取得了什么成就？我们为 Windows 创建了一个完全在 Linux 下运行的可执行文件。不同的工具链文件和编译器应允许相同的 CMakeLists.txt 文件为多个平台创建的目标。