C++編譯的基本知識

1 C++編譯的基本知識

對於源代碼包，咱們只有編譯才能在系統上運行。

在一個 C++ 工程中，並非全部代碼都會編譯成可執行文件。只有帶有 main 函數的文件纔會生成可執行程序。而另外一些代碼，咱們只想把它們打包成一個東西，供其餘程序調用。這個東西叫作庫。 一個庫每每是許多算法、程序的集合，咱們會在以後的練習中，接觸到許多庫。例如，OpenCV 庫提供了許多計算機視覺相關的算法，而 Eigen 庫提供了矩陣代數的計算。 Linux下的編譯器有gcc、g++，隨着源文件的增長，直接用gcc/g++命令的方式顯得效率低下，人們開始用Makefile來進行編譯。然而隨着工程體量的增大，Makefile也不能知足需求，因而便出現了Cmake工具。CMake是對make工具的生成器，是更高層的工具，它簡化了編譯構建過程，可以管理大型項目，具備良好的擴展性。對於ROS這樣大致量的平臺來講，就採用的是CMake，而且ROS對CMake進行了擴展，因而便有了Catkin編譯系統。

2 使用g++

咱們用編譯器 g++ （g++ 是一個 C++ 編譯器）把.cpp文件編譯成一個可執行文件 。

g++ helloSLAM.cpp

剛纔這條編譯命令把 helloSLAM.cpp 這個文本文件編譯成了一個可執行程序。咱們檢查當前目錄，會發現多了一個 a.out 文件，並且它具備執行權限（終端裏顏色不一樣）。咱們輸入./a.out 便可運行此程序

3 使用 cmake

3.1 cmake簡介

單個C++文件能夠用g++來編譯成一個可執行文件。可是一個大工程使用 cmake 來管理源代碼 。

理論上說，任意一個 C++ 程序均可以用 g++ 來編譯。但當程序規模愈來愈大時，一個工程可能有許多個文件夾和裏邊的源文件，這時輸入的編譯命令將愈來愈長。一般一個小型 c++ 項目含有十幾個類，各種間還存在着複雜的依賴關係。 可能原文件中其中一部分要編譯成可執行文件，另外一部分編譯成庫文件。 若是僅靠 g++ 命令，咱們須要輸入大量的編譯指令，整個編譯過程會變得異常繁瑣。

3.2 cmake使用介紹，與生成可執行文件

在一個 cmake 工程中，咱們會用 cmake 命令生成一個 makefle 文件，而後，用 make命令 ，根據這個 makefle 文件的內容，編譯整個工程。 cmake 過程處理了工程文件之間的關係，而 make 過程實際調用了 g++ 來編譯程序 。

cmake的操做對象其實是CMakeLists.txt 文件，所以須要開發者先編寫一個CMakeLists.txt 文件CMakeLists.txt 文件告訴 cmake 咱們要對這個目錄下的文件作什麼事情。CMakeLists.txt 文件內容須要遵照 cmake 的語法。

好比：

# 聲明要求的 cmake 最低版本
cmake_minimum_required( VERSION 2.8 )

# 聲明一個 cmake 工程
project( HelloSLAM )
# 添加一個可執行程序
# 語法： add_executable( 自定義程序名 源代碼文件 ）
add_executable( helloSLAM helloSLAM.cpp )

演示了最基本的工程：指定一個工程名和一個可執行程序（這也是如何使用cmake生成可執行文件的示例）。

過程：

在當前目錄下 ，首先用cmake對該工程進行分析，再用make指令對工程進行編譯。

第一步

cmake .

注意加這個.說明要編譯的源文件以及CMakeLists.txt 文件應當都在打當前目錄下。

第二步：

make

cmake 會輸出一些編譯器等信息，而後在當前目錄下生成一些中間文件，其中最重要的就是 MakeFile。MakeFile 是一個自動化編譯的腳本，能夠將它理解成一系統自動生成的編譯指令。

效果：

cmake 過程處理了工程文件之間的關係，而 make 過程實際調用了 g++ 來編譯程序。雖然這個過程當中多了調用cmake 和 make 的步驟，但咱們對項目的編譯管理工做，從輸入一串 g++ 命令，變成了維護若干個比較直觀的 CMakeLists.txt 文件，這將明顯下降維護整個工程的難度。好比，當我想新增一個可執行文件時，只需在 CMakeLists.txt 中添加一行「add_executable」命令便可，然後續的步驟都是不變的。 cmake 會幫咱們解決代碼的依賴關係，無需咱們輸入一大串 g++ 命令。

刪除中間文件：

如今這個過程當中，惟一讓咱們不滿的是， cmake 生成的中間文件還留在咱們代碼文件當中。當咱們想要發佈代碼時，並不但願把這些中間文件一同發佈出去。這時咱們還需把它們一個個刪除，這十分的不便。一種更好的作法是讓這些中間文件都放在一箇中間目錄中，在編譯成功後，把這個中間目錄刪除便可。因此，更常見的編譯 cmake 工程的作法就是這樣 :

mkdir build
cd build
cmake ..
make

咱們新建了一箇中間文件夾「build」，而後進入 build 文件夾，經過 cmake .. 命令，對上一層文件夾，也就是代碼所在的文件夾進行編譯。這樣， cmake 產生的中間文件就會生成在 build 文件夾中，與源代碼分開。當咱們發佈源代碼時，只要把 build 文件夾刪掉便可。 下次編譯的時候再像這樣新建。

3.3 cmake生成庫文件

只有帶有 main 函數的文件纔會生成可執行程序。而另外一些代碼，咱們只想把它們打包成一個東西，供其餘程序調用。這個東西叫作庫。

一個庫每每是許多算法、程序的集合（由不含main函數的源文件編譯而成），咱們會在以後的練習中，接觸到許多庫。例如，OpenCV 庫提供了許多計算機視覺相關的算法，而 Eigen 庫提供了矩陣代數的計算。

3.3.1 使用cmake 生成庫

好比對於一個libHelloSLAM.cpp 文件 。這個庫提供了一個 printHello 函數，調用此函數將輸出一個信息。可是它沒有 main函數，這意味着這個庫中沒有可執行文件。

//這是一個庫文件
#include <iostream>
using namespace std;
void printHello()
{
cout<<"Hello SLAM"<<endl;
}

這個庫提供了一個 printHello 函數，調用此函數將輸出一個信息。可是它沒有 main函數，這意味着這個庫中沒有可執行文件。爲了libHelloSLAM.cpp編譯成庫文件，咱們在 CMakeLists.txt 里加一句：

add_library( hello libHelloSLAM.cpp )

這條命令告訴 cmake，我想把這個文件編譯成一個叫作「hello」的庫。以後即可以使用 cmake 和make編譯整個工程：

cd build
cmake ..
make

這時，在 build 文件夾中會生成一個 libhello.a 文件，這就是咱們獲得的庫(靜態庫)，以.a 做爲後綴名。

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在 Linux 中，庫文件分紅靜態庫和共享庫兩種。靜態庫以.a 做爲後綴名，共享庫以.so結尾。全部庫都是一些函數打包後的集合，差異在於靜態庫每次被調用都會生成一個副本，而共享庫則只有一個副本，更省空間。若是咱們想生成共享庫而不是靜態庫，只需用：

add_library( hello_shared SHARED libHelloSLAM.cpp )

就能夠編譯成一個共享庫。此時獲得的文件是 libhello_shared.so 了。

3.3.2 使用庫文件

庫文件是一個壓縮包，裏頭帶有編譯好的二進制函數。不過，僅有.a 或.so 庫文件的話，咱們並不知道它裏頭的函數究竟是什麼，調用的形式又是什麼樣的。爲了讓別人（或者本身）使用這個庫，咱們須要提供一個頭文件，說明這些庫裏都有些什麼。所以，對於庫的使用者， 只要拿到了頭文件和庫文件，就能夠調用這個庫了。

編寫一個庫文件對應的頭文件：

libHelloSLAM.h

#ifndef LIBHELLOSLAM_H_
#define LIBHELLOSLAM_H_
void printHello();// 對庫文件中的函數進行聲明，以讓別人知道庫文件裏有什麼
#endif

這樣，根據這個文件和咱們剛纔編譯獲得的庫文件，就可使用這個函數了。下面我
們寫一個可執行程序，調用這個簡單的函數void printHello()：

useHello.cpp

#include "libHelloSLAM.h"
int main( int argc, char** argv )
{
printHello();
return 0;
}

而後，在 CMakeLists.txt 中添加一個可執行程序的生成命令，連接到剛纔咱們使用的庫上：

add_executable( useHello useHello.cpp ) //編譯剛編寫的可執行文件
target_link_libraries( useHello hello_shared )//將共享庫連接到某個頭文件

經過這兩句話， useHello 程序就能順利使用 hello_shared 庫中的代碼了。

對於他人提供的庫，咱們也可用一樣的方式對它們進行調用，整合到本身的程序中。

3.4 小結

1. 首先，程序代碼由頭文件和源文件組成；
2. 帶有 main 函數的源文件編譯成可執行程序，其餘的編譯成庫文件。
3. 若是可執行程序想調用庫文件中的函數，它須要參考該庫提供的頭文件，以明白調用
   的格式。同時，要把可執行程序連接到庫文件上。 （可是根據描述是不須要編譯頭文件的）

使用g++或者cmake本質是使用文本開發環境，即便用文本編輯器編輯代碼，再對編輯好的代碼進行編譯等生成文件。除此以外，還可使用集成開發環境。