构建工具链深度解析：GCC、G++、CMake、Make、QMake 和 CMakeLists.txt

字数统计: 1.5k字   |   阅读时长≈ 6分

GCC、G++、CMake、Make、QMake 和 CMakeLists.txt这一系列的名词对于初学c++的学者来说是不是听起来很迷茫，但是又在很多的项目中遇到过？今天我们来简短的介绍一下这些专有名词，并且搞懂他们之间的关联。

1. GCC (GNU Compiler Collection)

  • 本质：编译器

  • 作用：

    • 将源代码（.c/.cpp）转换为机器可执行文件
    • 处理编译过程的4个阶段：
      1. 预处理（宏展开、头文件包含）
      2. 编译（源代码 → 汇编代码）
      3. 汇编（汇编代码 → 机器码）
      4. 链接（合并多个目标文件和库）

  • 特点：

    • 支持多种语言（C, C++, Objective-C, Fortran等）
    • 跨平台（Linux/Windows/macOS）
    • 提供丰富的编译选项（优化级别、警告控制等）

  • 使用示例：

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    gcc -c main.c -o main.o          # 编译C文件
    g++ -Wall -O2 app.cpp -o app     # 编译C++文件并优化

2. G++

  • 本质：C++前端编译器

  • 作用：

    • GCC的C++特定版本
    • 自动链接C++标准库（libstdc++）
    • 处理C++特有的编译特性（模板、异常处理等）

  • 与GCC的关系：

    • G++是GCC的一部分，专注于C++编译
    • 相当于gcc -lstdc++的快捷方式

  • 使用示例：

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    g++ -std=c++17 main.cpp utils.cpp -o app

3. Make

  • 本质：构建自动化工具

  • 作用：

    • 根据Makefile规则管理构建过程
    • 自动检测需要重新编译的文件（增量编译）
    • 执行编译命令（调用gcc/g++）

  • 核心概念：

    • 目标（targets）
    • 依赖（dependencies）
    • 命令（commands）

  • Makefile示例：

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    app: main.o utils.o
        g++ main.o utils.o -o app
        
    main.o: main.cpp
        g++ -c main.cpp
        
    utils.o: utils.cpp utils.h
        g++ -c utils.cpp
        
    clean:
        rm -f *.o app

  • 特点：

    • 简单直接
    • 需要手动管理依赖关系
    • 跨平台性有限

4. QMake

  • 本质：Qt专用的构建系统生成器

  • 作用：

    • 解析.pro文件
    • 生成平台特定的构建文件（Makefile或IDE项目文件）
    • 自动处理Qt特有的构建步骤（moc, uic, rcc）

  • .pro文件示例：

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    QT += widgets
    TARGET = myapp
    SOURCES += main.cpp widget.cpp
    HEADERS += widget.h
    RESOURCES += app.qrc

  • 特点：

    • Qt原生支持
    • 简单易学
    • 跨平台（生成不同平台的构建文件）
    • 功能相对有限（相比CMake）

5. CMake

  • 本质：跨平台构建系统生成器

  • 作用：

    • 解析CMakeLists.txt文件
    • 生成平台特定的构建系统文件：
      • Linux/macOS → Makefile
      • Windows → Visual Studio解决方案(.sln)
      • Ninja → build.ninja
    • 自动检测系统环境和依赖库

  • 核心优势：

    • “Write once, build everywhere”
    • 支持复杂项目结构
    • 强大的依赖管理
    • 模块化系统

  • 使用流程：

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    mkdir build && cd build
    cmake ..     # 生成构建系统
    make         # 执行构建

6. CMakeLists.txt

  • 本质：CMake的配置文件

  • 作用：

    • 描述项目结构和构建规则
    • 定义编译目标（可执行文件、库）
    • 指定依赖关系和链接选项

  • 示例：

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    cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
    project(MyApp)

    add_executable(myapp main.cpp)

    find_package(Qt5 COMPONENTS Widgets REQUIRED)
    target_link_libraries(myapp PRIVATE Qt5::Widgets)

    set_target_properties(myapp PROPERTIES
        CXX_STANDARD 17
        CXX_STANDARD_REQUIRED ON
    )

工具链对比分析

层级关系

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[源代码] 
  ├── [GCC/G++] → 直接编译（简单项目）
  ├── [Makefile] → [make] → 调用[GCC/G++]
  ├── [.pro] → [qmake] → 生成[Makefile] → [make] → [GCC/G++]
  └── [CMakeLists.txt] → [cmake] → 生成[Makefile/VS项目等] → [make/MSBuild] → [GCC/G++/MSVC]

功能对比表

工具/文件 主要作用 输入 输出 跨平台性 复杂度 适用场景
GCC/G++ 编译源代码 源代码文件 目标文件/可执行文件 高 低 简单程序、单文件编译
Make 执行构建规则 Makefile 构建产物 中 中 中小型项目
QMake 生成Qt项目构建系统 .pro文件 Makefile/项目文件 高 中 Qt项目
CMake 生成跨平台构建系统 CMakeLists.txt 构建系统文件 极高 高 大型跨平台项目
CMakeLists.txt 描述项目构建规则 无 无 极高 高 所有CMake项目

工作流程对比

简单项目：

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main.cpp → g++ → a.out

Make项目：

1
main.cpp + utils.cpp + Makefile → make → (g++) → app

QMake项目：

1
main.cpp + widget.cpp + app.pro → qmake → Makefile → make → (g++) → app

CMake项目：

1
main.cpp + utils.cpp + CMakeLists.txt → cmake → Makefile → make → (g++) → app

现代C++项目推荐工作流

对于Qt项目

大纲

关键配置示例

Qt项目的CMakeLists.txt：

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cmake_minimum_required(VERSION 3.16)
project(MyQtApp)

# 查找Qt库
find_package(Qt6 COMPONENTS Widgets Network REQUIRED)

# 创建可执行文件
add_executable(myapp
    main.cpp
    mainwindow.cpp
    resources.qrc
)

# 链接Qt库
target_link_libraries(myapp PRIVATE
    Qt6::Widgets
    Qt6::Network
)

# 自动处理Qt元对象系统
set_target_properties(myapp PROPERTIES
    AUTOMOC ON
    AUTOUIC ON
    AUTORCC ON
    CXX_STANDARD 17
)

# 安装规则
install(TARGETS myapp DESTINATION bin)

如何选择构建工具？

  1. 小型工具/快速原型：

    • 直接使用G++编译
    • 或简单Makefile

  2. Qt专用项目：

    • 传统：QMake + .pro文件
    • 现代：CMake（Qt官方推荐）

  3. 跨平台C++库/应用：

    • CMake（行业标准）

  4. 大型复杂系统：

    • CMake + 现代构建系统（如Ninja）

常见问题解答

Q：CMake能完全替代Make吗？
A：不完全。CMake生成Makefile，然后Make执行构建。CMake是构建系统生成器，Make是构建执行器。

Q：QMake会被淘汰吗？
A：Qt官方已转向CMake作为首选构建系统，但QMake仍被广泛使用，特别是维护旧项目时。

Q：为什么需要构建系统？
A：当项目具有以下特点时：

  • 多个源文件
  • 复杂的依赖关系
  • 需要跨平台构建
  • 包含资源文件和代码生成
  • 需要安装规则和打包

Q：GCC和Clang的区别？
A：两者都是编译器，GCC是GNU项目，Clang是LLVM项目。Clang有更友好的错误信息，更快的编译速度，更好的C++标准支持。

总结

  • 编译器层：GCC/G++ 负责将源代码转换为机器码
  • 构建执行层：Make 负责执行构建规则
  • 构建系统生成层：
    • QMake：专为Qt优化的构建系统生成器
    • CMake：通用跨平台构建系统生成器
  • 配置文件：
    • .pro：QMake的配置文件
    • CMakeLists.txt：CMake的配置文件

现代C++开发中，CMake + GCC/Clang + Ninja 已成为主流组合，提供最高效、最灵活的构建解决方案。对于Qt项目，虽然QMake仍可用，但CMake已成为官方推荐的选择，特别是新项目。

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    缺失模块。
    1、请确保node版本大于6.2
    2、在博客根目录（注意不是yilia-plus根目录）执行以下命令：
    npm i hexo-generator-json-content --save

    3、在根目录_config.yml里添加配置： 

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