深入理解CMake：优化构建过程，提升开发效率（下）

2.6构造一个安装器（步骤 6）

接下来假设我们想将我们的项目发布给其他人以便供他们使用。我们想提供在不同平台上的二进制文件和源码的发布版本。这一点和我们在之前安装和测试章节（步骤3）略有不同，步骤三安装的二进制文件是我们从源码构建的。这里我们将构建一个支持二进制文件安装的安装包和可以在 cygwin,debian,RPMs 等中被找到的安装管理特性。为了实现这一点我们将使用 CPack 来创建在 Packaging with CPack 章节中介绍过的平台特定安装器（platform specific installers）。我们需要在顶层 CMakeLists.txt 文件添加以下几行内容：

# build a CPack driven installer package
include (InstallRequiredSystemLibraries)
set (CPACK_RESOURCE_FILE_LICENSE  
     "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/License.txt")
set (CPACK_PACKAGE_VERSION_MAJOR "${Tutorial_VERSION_MAJOR}")
set (CPACK_PACKAGE_VERSION_MINOR "${Tutorial_VERSION_MINOR}")
include (CPack)

首先我们添加了 InstallRequiredSystemLibraries。该模块会包含我们项目在当前平台所需的所有运行时库（runtime libraries）。接下来我们设置了一些 CPack 变量来指定我们项目的许可文件和版本信息。版本信息使用我们在之前设置的内容。最后我们包含 CPack 模块，它会使用这些变量和其它你安装一个应用程序所需的系统属性。

接下来就是正常编译你的项目然后使用 CPack 运行它，为了编译二进制发布版本你需要运行：

cpack --config CPackConfig.cmake

创建一个源文件发布版本你应该使用下面命令：

cpack --config CPackSourceConfig.cmake

Windows 平台下CMake 默认会使用 NSIS 创建安装包，因此我们在执行上面命令前需要安装该软件。当然我们也可以使用 WiX 包安装工具，只需要在 include(CPack) 之前加上 set(CPACK_GENERATOR WIX) 即可。

2.7添加表盘工具（Dashboard）支持（步骤7）

添加将我们测试结果提交到仪表盘的功能非常简单。在本教程的之前步骤中我们已经给我们的项目定义了一些测试。我们只需要运行这些测试然后提交到仪表盘即可。为了支持仪表盘功能我们需要在顶层 CMakeLists.txt 文件中增加 CTest 模块。

# enable dashboard scripting
include (CTest)

我们同样可以创建一个 CTestConfig.cmake 文件来在表盘工具中指定本项目的名字。

set (CTEST_PROJECT_NAME "Tutorial")

CTest 会在运行时读取该文件。你可以在你的项目上运行 CMake 来创建一个简单的仪表盘，切换目录到二进制文件夹下，然后运行 ctest -DExperimental.你仪表盘的运行结果会上传到 Kitware 的公共仪表盘上 这里。

如果需要上传的话还需要设置 Drop site ，具体细节可以参考官方的 ctest(1) 。

三、JetBrains CLion 与CMake作为开发与编译工具

3.1单个源文件

首先创建项目，选择如下图：

项目创建侯如下图所示目录：

对于简单的项目，只需要写几行代码就可以了。现在我们的项目中只有一个源文件 http://main.cc，该程序的用途是计打印出Hello, World!。

编写 CMakeLists.txt

CMakeLists.txt 文件，保存在与 http://main.cc源文件同个目录下：

# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10.2)
# 项目信息
project(CMakeDemo C)
# 设置C语言标准
set(CMAKE_C_STANDARD 99)
# 指定生成目标
add_executable(CMakeDemo main.c)

CMakeLists.txt 的语法比较简单，由命令、注释和空格组成，其中命令是不区分大小写的。符号 # 后面的内容被认为是注释。命令由命令名称、小括号和参数组成，参数之间使用空格进行间隔。

对于上面的 CMakeLists.txt 文件，依次出现了几个命令：

1. cmake_minimum_required：指定运行此配置文件所需的 CMake 的最低版本；
   
2. project：参数值是 CMakeDemo，该命令表示项目的名称是 `CMakeDemo。
   
3. add_executable： 将名为 main.cc 的源文件编译成一个名称为 CMakeDemo的可执行文件。
   

运行程序，看打印结果：

我们还可以手动编译项目（下面示例皆可以此方法编译。Linux环境下，Windows配置较为麻烦）

在当前目录执行 cmake . ，得到 Makefile 后再使用 make 命令编译得到 CMakeDemo可执行文件。

大家可以看到相关编译过程与运行结果。

3.2多个源文件

同一目录，多个源文件

下面我们新建MathUtils.c，将一些常用数学运算加入其中，并在main.c中调用。

唯一的改动只是在 add_executable 命令中增加了一个 MathUtils.c 源文件。这样写当然没什么问题，但是如果源文件很多，把所有源文件的名字都加进去将是一件烦人的工作。更省事的方法是使用 aux_source_directory 命令，该命令会查找指定目录下的所有源文件，然后将结果存进指定变量名。其语法如下：

aux_source_directory(<dir> <variable>)

这样，CMake 会将当前目录所有源文件的文件名赋值给变量DIR_SRCS，再指示变量DIR_SRCS中的源文件需要编译成一个名称为 CMakeDemo的可执行文件。

3.3多个目录，多个源文件

CMake添加动态链接库

现在进一步将 MathUtils.h 和 MathUtils.c文件移动到 math 目录下。

运行报错，我们未将转移的C和H文件添加到CMakeLists.txt

对于这种情况，需要分别在项目根目录 CMakeDemo和 math 目录里各编写一个 CMakeLists.txt 文件。为了方便，我们可以先将 math 目录里的文件编译成静态库再由 main 函数调用。

根目录中的 CMakeLists.txt ：

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)
project(CMakeDemo C)
set(CMAKE_C_STANDARD 99)
# 查找当前目录下的所有源文件
# 并将名称保存到 DIR_SRCS 变量
aux_source_directory(. DIR_SRCS)
# 指定生成目标
add_executable(CMakeDemo ${DIR_SRCS})
# 添加 math 子目录
add_subdirectory(math)
# 添加链接库
target_link_libraries(CMakeDemo MathUtils)

math/CMakeLists.txt如下：

# 查找当前目录下的所有源文件
# 并将名称保存到 DIR_LIB_SRCS 变量
aux_source_directory(. DIR_LIB_SRCS)
# 指定生成 MathUtils 链接库
add_library (MathUtils ${DIR_LIB_SRCS})#命令 add_library 将 src 目录中的源文件编译为静态链接库。

该文件添加了下面的内容: 使用命令 add_subdirectory 指明本项目包含一个子目录 math，这样 math 目录下的 CMakeLists.txt 文件和源代码也会被处理 。使用命令 target_link_libraries 指明可执行文件 main 需要连接一个名为 MathUtils 的链接库 。

add_executable添加相对路径（单个简单项目推荐，不需要再配置其他CMakeLists）

# CMake 最低版本号要求
cmake_minimum_required(VERSION 3.10.2)
# 项目信息
project(CMakeDemo C)
# 设置C语言标准
set(CMAKE_C_STANDARD 99)
# 指定生成目标和源码路径
add_executable(CMakeDemo main.c math/MathUtils.c math/MathUtils.h)

添加其他第三方开源库（以cjson为示例）

set(CJSON_LIBRARY "-cJSON")
find_package(cJSON REQUIRED)
include_directories(${cJSON_INCLUDE_DIR})
target_link_libraries(CCodes ${CJSON_LIBRARIES})

char *post_str = NULL;
    cJSON *root = cJSON_CreateObject();
cJSON_AddStringToObject(root, "user", "为所欲为");
    cJSON_AddStringToObject(root, "pwd", "hkcw3cjbc");
    post_str = cJSON_Print(root);
    cJSON_Delete(root);
    root = NULL;
    printf("post_str is %s \n",post_str);

自定义编译选项

CMake 允许为项目增加编译选项，从而可以根据用户的环境和需求选择最合适的编译方案。

例如，可以将 MathUtils 库设为一个可选的库，如果该选项为 ON ，就使用该库定义的数学函数来进行运算。否则就调用标准库中的数学函数库。

修改 CMakeLists 文件

我们要做的第一步是在顶层的 CMakeLists.txt 文件中添加该选项：

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)
project(CMakeDemo C)
set(CMAKE_C_STANDARD 99)
# 加入一个配置头文件，用于处理 CMake 对源码的设置
configure_file (
        "${PROJECT_SOURCE_DIR}/config.h.in"
        "${PROJECT_BINARY_DIR}/config.h"
)
# 是否使用自己的 MathUtils 库
option (USE_MATH_LIB
        "Use provided math implementation" ON)
# 是否加入 MathUtils 库
if (USE_MATH_LIB)
    include_directories ("${PROJECT_SOURCE_DIR}/math")
    add_subdirectory (math)
    set (EXTRA_LIBS ${EXTRA_LIBS} MathUtils)
endif (USE_MATH_LIB)
# 查找当前目录下的所有源文件
# 并将名称保存到 DIR_SRCS 变量
aux_source_directory(. DIR_SRCS)
# 指定生成目标
add_executable(CMakeDemo ${DIR_SRCS})
target_link_libraries (CMakeDemo  ${EXTRA_LIBS})

其中：

1. configure_file 命令用于加入一个配置头文件 config.h ，这个文件由 CMake 从 config.h.in生成，通过这样的机制，将可以通过预定义一些参数和变量来控制代码的生成。
   
2. option 命令添加了一个 USE_MATH_LIB选项，并且默认值为ON。
   
3. 根据 USE_MATH_LIB变量的值来决定是否使用我们自己编写的 MathUtils库。
   

修改 main.c 文件

之后修改 main.c文件，让其根据 USE_MYMATH 的预定义值来决定是否调用标准库还是 MathUtils库：

#include <stdio.h>
#include <config.h>
#ifdef USE_MATH_LIB
#include <MathUtils.h>
#else
#include <math.h>
#endif
int main(int argc, char *argv[]) {
#ifdef USE_MATH_LIB
    printf("Now we use our own Math library. \n");
    hello();
#else
    printf("Now we use the standard library. \n");
     printf("Hello, World !\n");
#endif
    printf("Hello, World Ending!\n");
    return 0;
}

编写 http://config.h.in文件

上面的程序值得注意的是第2行，这里引用了一个 config.h 文件，这个文件预定义了 USE_MATH_LIB的值。但我们并不直接编写这个文件，为了方便从 CMakeLists.txt 中导入配置，我们编写一个 config.h.in文件，内容如下：

#cmakedefine USE_MATH_LIB

这样 CMake 会自动根据 CMakeLists 配置文件中的设置自动生成 config.h 文件。

安装和测试

CMake 也可以指定安装规则，以及添加测试。这两个功能分别可以通过在产生 Makefile 后使用 make install 和 make test 来执行。在以前的 GNU Makefile 里，你可能需要为此编写 install 和 test 两个伪目标和相应的规则，但在 CMake 里，这样的工作同样只需要简单的调用几条命令。

首先先在 math/CMakeLists.txt 文件里添加下面两行：

# 指定 MathUtils 库的安装路径
install (TARGETS MathUtils DESTINATION bin)
install (FILES MathUtils.h DESTINATION include)

指明 MathUtils 库的安装路径。之后同样修改根目录的 CMakeLists 文件，在末尾添加下面几行：

# 指定安装路径
install (TARGETS CMakeDemo DESTINATION bin)
install (FILES "${PROJECT_BINARY_DIR}/config.h"
         DESTINATION include)

通过上面的定制，生成的 CMakeDemo文件和 MathUtils 函数库 libMathUtils .o 文件将会被复制到 /usr/local/bin 中，而 MathUtils .h 和生成的 config.h 文件则会被复制到 /usr/local/include 中。我们可以验证一下。顺带一提的是，这里的 /usr/local/ 是默认安装到的根目录，可以通过修改 CMAKE_INSTALL_PREFIX 变量的值来指定这些文件应该拷贝到哪个根目录。

[G490@ubuntu CMakeDemo]$ sudo make install
[ 50%] Built target MathUtils
[100%] Built target CMakeDemo
Install the project...
-- Install configuration: ""
-- Installing: /usr/local/bin/CMakeDemo
-- Installing: /usr/local/include/config.h
-- Installing: /usr/local/bin/MathUtils.a
-- Up-to-date: /usr/local/include/MathUtils.h
[G490@ubuntu CMakeDemo]$ ls /usr/local/bin
Demo  libMathUtils .a
[G490@ubuntu CMakeDemo]$ ls /usr/local/include
config.h  MathUtils .h

添加环境检查

有时候可能要对系统环境做点检查，例如要使用一个平台相关的特性的时候。在这个例子中，我们检查系统是否自带 pow 函数。如果带有 pow 函数，就使用它；否则使用我们定义的 power 函数。

添加 CheckFunctionExists 宏。

首先在顶层 CMakeLists 文件中添加 CheckFunctionExists.cmake 宏，并调用 check_function_exists 命令测试链接器是否能够在链接阶段找到 pow 函数。

# 检查系统是否支持 pow 函数
include (${CMAKE_ROOT}/Modules/CheckFunctionExists.cmake)
check_function_exists (pow HAVE_POW)

#include <stdio.h>
#include <config.h>
#ifdef USE_MATH_LIB
#include <MathUtils.h>
#include <stdlib.h>
#else
#include <math.h>
#endif
int main(int argc, char *argv[]) {
#ifdef USE_MATH_LIB
    printf("Now we use our own Math library. \n");
    hello(argc);
#else
    printf("Now we use the standard library. \n");
     printf("Hello, World !\n");
#endif
    printf("Hello, World Ending!\n");
#ifdef HAVE_POW
    double result = power(7, 8);
    printf("Now we use our own Math library. Result is %f\n", result);
#else
    double result = power(6, 9);
    printf("Now we use our own Math library. Result is %f\n", result);
#endif
    return 0;
}

添加版本号

给项目添加和维护版本号是一个好习惯，这样有利于用户了解每个版本的维护情况，并及时了解当前所用的版本是否过时，或是否可能出现不兼容的情况。

首先修改顶层 CMakeLists 文件，在 project 命令之后加入如下两行：

set(VERSIONCODEMAJOR  1)
set(VERSIONCODEMINOR  0)

分别指定当前的项目的主版本号和副版本号。

之后，为了在代码中获取版本信息，我们可以修改 http://config.h.in 文件，添加两个预定义变量：

// the configured options and settings for Tutorial
#define VERSIONCODEMAJOR @VERSIONCODEMAJOR@
#define VERSIONCODEMINOR @VERSIONCODEMINOR@

printf("%s Version %d.%d \n",argv[0],VERSIONCODEMAJOR,VERSIONCODEMINOR);

这样就可以直接在代码中打印版本信息了：

/home/shanlovana/CLionProjects/DailyCode/CMakeDemo/cmake-build-debug/CMakeDemo Version 1.0

生成安装包

本节将学习如何配置生成各种平台上的安装包，包括二进制安装包和源码安装包。为了完成这个任务，我们需要用到 CPack ，它同样也是由 CMake 提供的一个工具，专门用于打包。

首先在顶层的 CMakeLists.txt 文件尾部添加下面几行：

# 构建一个 CPack 安装包
include (InstallRequiredSystemLibraries)
SET(CPACK_CMAKE_GENERATOR "Unix Makefiles")
SET(CPACK_GENERATOR "STGZ;TGZ;TZ")
set (CPACK_RESOURCE_FILE_LICENSE
        "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/License.txt")
SET(CPACK_PACKAGE_NAME "CMakeDemo")
SET(CPACK_PACKAGE_VENDOR "Kitware")
SET(CPACK_PACKAGE_VERSION "2.5.0")
SET(CPACK_PACKAGE_VERSION_MAJOR "2")
SET(CPACK_PACKAGE_VERSION_MINOR "5")
SET(CPACK_PACKAGE_VERSION_PATCH "0")
SET(CPACK_SYSTEM_NAME "Linux-i686")
SET(CPACK_TOPLEVEL_TAG "Linux-i686")
include (CPack)

上面的代码做了以下几个工作：

1. 导入 InstallRequiredSystemLibraries 模块，以便之后导入 CPack 模块；
   
2. 设置一些 CPack 相关变量，包括版权信息和版本信息，其中版本信息用了上一节定义的版本号；
   
3. 导入 CPack 模块。
   

接下来的工作是像往常一样构建工程，并执行 cpack 命令。

生成二进制安装包：

cpack -C CPackConfig.cmake

生成源码安装包：

`cpack -C CPackSourceConfig.cmake`

此次并未成功生成安装包，后续再进行调试，不多做演示。

四、C++后端游戏开发

4.1TrinityCore CMake项目构建

（一）CMake的使用

• 什么是 CMake，CMake的工作流程
  
• CMakeLists.txt的编写规则
  
• 静态库生成以及链接
  
• 动态库生成以及链接
  
• 嵌套CMake
  

（二）Windows和Linux下编译调试环境搭建

• cmake和graphviz生成目标依赖图
  
• linux vscode编程环境搭建
  
• cmake和clangd实现精俳跳转
  
• C/C++插件实现调试
  
• vs2019 windows下编译调试搭建
  

4.2TrinityCore数据库模块

（一）连接池设计概要

• 什么是连接池
  
• 为什么需要复用连接
  
• 为什么固定连接数
  
• 主要应用场景
  

（二）同步连接池实现

• 同步连接池的线程模型
  
• 同步连接池接口封装
  
• 同步连接池接口使用
  
• 同步连接池应用场景
  

（三）异步连接池实现

• 异步连接池的线程模型
  
• 异步连接池接口封装
  
• 异步连接池接口使用
  
• 异步连接池应用场景
  

（四）事务处理

• 什么是事务
  
• 什么情况下讨论事务
  
• 事务操作
  
• TrinityCore 中事务处理封装
  
• TrinityCore 中事务处理案例
  

（五）数据库模块实践

• 剥离可复用数据库模块
  
• 应用同步连接池案例
  
• 异步连接池-单SQL语句的使用
  
• 异步连接池-多SQL语句chain式应用
  
• 异步连接池-多SQL语句holder式应用
  
• 异步连接池-多SQL语句transaction式应用
  

4.3TrinityCore日志模块

（一）日志模块概要

• 日志模块的作用
  
• 日志模式核心抽象: logger和appender
  
• logger规则:继承关系、日志级别、以及appender列表
  
• appender如何定义日志打印目的地
  

（二）日志模块实现

• 日志模块单例构建
  
• 采用宏定义定制日志使用接口
  
• 如何扩展appender
  
• appender中设计模式-模板模式
  
• 同步日志方式实现
  
• 异步日志方式实现
  
• 异步日志线程模型
  

（三）日志模块实践

• 剥离可复用日志模块
  
• 为什么推荐使用异步日志
  
• 异步日志日志安全分析及测试
  

4.4TrinityCore网络模块

（一）阻塞io 网络模型编程

• 什么是阻塞io网络模型
  
• 阻塞io解决连接建立的问题
  
• 阻塞 io解决连接断开的问题
  
• 阻塞io解决数据接收的问题
  
• 阻塞io解决数据发送的问题
  
• 阻塞 io解决网络问题的弊端
  

（二）reactor 网络模型编程

• 什么是reactor?
  
• reactor构成部分
  
• reactor解决连接建立的问题
  
• reactor解决连接断开的问题
  
• reactor解决数据接收的问题
  
• reactor解决数据发送的问题
  
• reactor解决网络问题的特征: io同步，事件异步
  

（三）windows iocp 网络编程

• 什么是完成端口
  
• 重叠io的作用
  
• iocp解决连接建立的问题
  
• iocp解决连接断开的问题
  
• iocp解决数据接收的问题
  
• iocp解决数据发送的问题
  
• iocp编程步骤
  
• iocp与reactor在编程处理io时的差异
  

（三）boost.asio 网络编程

• boost.asio跨平台网络库
  
• cmake如何在项目中引入boost.asio
  
• boost.asio中核心命名空间
  
• boostasio中核心对象: io_context、socket、endpoint
  
• boost.asio中异步io接口
  
• asio解决连接建立的问题
  
• asio解决连接断开的问题
  
• asio解决数据接收的问题
  
• asio解决数据发送的问题
  

（四）网络缓冲区设计

• 为什么需要在用户层实现网络缓冲区
  
• 读缓冲区的工作原理
  
• 写缓冲区的工作原理
  
• 手撕缓冲区实现
  

（五）网络模块实践

• 剥离可复用网络模块
  
• AsyncAcceptor职责与实现
  
• NetworkThread职责与实现
  
• Socket职责与实现
  
• 手撕多线程模式下网络模块的应用
  

4.5TrinityCore地图模块

（一）地图模块概要

• 哪些功能模块需要用到地图模块
  
• 地图模块的功能构成
  
• 地冬对象抽象:map、area、grid、cell
  
• 网络数据驱动地图模块
  
• 定时更新驱动地图模块
  

（二）地图模块AOI核心算法

• AOI有哪些实现方式
  
• AOI静态数据工具生成
  
• AOI静态数据数据划分
  
• AOI静态数据组织方式
  
• AOI动态数据组织方式
  
• AOI动态数据驱动方式
  
• AOI地图数据加载
  
• grid 网格状态机以及状态转换
  
• AOl地图数据卸载
  
• 采用访问者模式实现地图数据与算法的隔离
  

（三）AABB算法实现碰撞检测

• 轴对称边界盒算法-AABB算法
  
• TrinityCore中AABB算法实现
  
• AABB算法优化
  
• 碰撞检测接口封装以及应用
  

（四）A*寻路算法

• A*寻路算法概述
  
• recast-detour开源车
  
• recast根据模型生成导航数据
  
• detour利用导航网格做寻路
  
• 寻路接口封装以及应用
  

4.6TrinityCore战斗模块专栏

（一）技能设计

• 技能设计概述
  
• 技能数据库表设计(配置)
  
• 技能触发:距离、冷却时间、消耗等
  
• 技能效果:伤害计算、增益效果等
  
• 技能释放流程
  

（二）AI设计

• AI设计概述
  
• 基于行为树的Al设计
  
• Al类继承层次关系
  
• 04.Al攻击目标选择
  
• AIl攻击方式选择
  
• Al移动方式选择
  
• AI基于事件的驱动机制
  

（三）怪物管理

• 怪物数据库设计(配置)-属性和行为
  
• 怪物刷新规则设计-时间间隔以及范围
  
• 怪物属性、技能、掉落、Al
  

（四）战场副本设计

• 创建和加载 battlegrounds场景地图数据
  
• battlegrounds规实现
  
• battlegrounds队伍匹配、队伍平衡以及角色分配
  
• battlegrounds奖励系统和排名机制
  

4.7TrinityCore mmorpg核心功能与玩法

（一）任务系统设计

• 任务系统数据库设计(配置)
  
• 玩家数据库状态存储
  
• 任务类型设计
  
• 任务触发机制
  

（二）背包设计

• 背包数据结构设计以及数据库表设计
  
• 背包容量控制
  
• 背包格子管理
  
• 背包交互功能实现
  

（三）工会系统设计

• 数据库表结构设计
  
• 工会创建逻辑实现
  
• 工会成员管理
  
• 工会资源管理及分配机制
  
• 工会活动与事件
  
• 工会排名实现
  
• 工会权限控制
  

4.8语言专栏

（一）lua程序设计

• lua基础
  
• lua错误处理
  
• lua编译与预编译
  
• lua模块与包
  
• 元表与元方法
  
• 环境
  
• lua/c接口编程
  

（二）c+＋新特性

• 智能指针shared_ptr, unique _ptr
  
• 函数对象以及闭包
  
• 右值引用
  
• 原了操作与锁: atomic、mutex、condition_variable
  
• 多线星环竟队列设计:MPSCQueue、ProducerConsumerQueue
  

（三）C+＋设计模式

• 单例模式
  
• 工厂模式
  
• 模板模式
  
• 访问者模式
  
• 责任链模式
  

以上是系统学习课程大纲，需要系统学习请扫码添加小雯老师+V：cz1625358265（备注911）领取专属大额优惠券。

4.9适宜工程师人群

• 从事游戏后端岗位开发，但没有时间系统学习的在职工程师
  
• 从事嵌入式方向开发，想转入游戏后端开发的在职工程师
  
• 从事Qt/MFC等桌面开发的，薪资多年涨幅不大的在职工程师
  
• 从事C/C++后台开发，想往游戏服务器方向发展的在职工程师
  
• 自己研究学习速度较慢，不能系统构建游戏开发知识体系的开发人员
  
• 计算机相关专业想从事游戏开发的在校生(本科及以上学历)