一、CMake建構後的項目結構解析（Analysis of the Project Structure After CMake Build）

1.1 CMake建構後的目錄結構（Directory Structure After CMake Build）

CMake建構完成後，會在項目的根目錄下生成一個名為build的目錄。這個目錄是CMake建構過程中所有中間檔案和最終生成的目标檔案的存放地。下面我們将詳細解析這個目錄的結構。

首先，我們來看一下build目錄的一級子目錄：

CMakeFiles：這個目錄中存放的是CMake在建構過程中生成的臨時檔案，包括編譯器檢查的結果、Find子產品（Find Modules）查找的結果等。這些檔案主要用于CMake自身的需求，一般情況下，我們不需要關注這個目錄的内容。
Testing：如果你的項目中包含了CTest測試，那麼這個目錄将會被生成。它包含了所有CTest測試的結果。
bin：這個目錄中包含了所有的可執行檔案（Executable Files）。如果你的CMake項目中包含了多個可執行檔案，那麼它們都會被放在這個目錄中。
lib：這個目錄中包含了所有的庫檔案（Library Files）。無論是靜态庫（Static Libraries）還是動态庫（Dynamic Libraries），都會被放在這個目錄中。

接下來，我們再深入到CMakeFiles目錄中，看一下它的二級子目錄：

project.dir：這個目錄中包含了項目建構過程中的臨時檔案，如.o檔案和.d檔案。這些檔案是編譯器在編譯源代碼時生成的。
CMakeOutput.log：這個檔案記錄了CMake在配置過程中的輸出資訊，包括編譯器檢查的結果、Find子產品查找的結果等。
CMakeError.log：這個檔案記錄了CMake在配置過程中遇到的錯誤資訊。

以上就是CMake建構後的目錄結構的基本情況。在實際的項目中，可能會根據項目的具體需求，生成更多的子目錄和檔案。但是，這些基本的目錄和檔案是你在任何一個使用CMake建構的項目中都能看到的。

1.2 建構生成的檔案類型及其作用（Types of Files Generated by the Build and Their Functions）

CMake建構過程中會生成多種類型的檔案，每種檔案都有其特定的作用。下面我們将詳細解析這些檔案的類型和作用。

CMakeFiles目錄：這個目錄中存放的是CMake在建構過程中生成的臨時檔案，包括編譯器檢查的結果、Find子產品（Find Modules）查找的結果等。這些檔案主要用于CMake自身的需求，一般情況下，我們不需要關注這個目錄的内容。
project.dir目錄：這個目錄中包含了項目建構過程中的臨時檔案，如.o檔案和.d檔案。這些檔案是編譯器在編譯源代碼時生成的。
CMakeOutput.log檔案：這個檔案記錄了CMake在配置過程中的輸出資訊，包括編譯器檢查的結果、Find子產品查找的結果等。
CMakeError.log檔案：這個檔案記錄了CMake在配置過程中遇到的錯誤資訊。
Testing目錄：如果你的項目中包含了CTest測試，那麼這個目錄将會被生成。它包含了所有CTest測試的結果。
bin目錄：這個目錄中包含了所有的可執行檔案（Executable Files）。如果你的CMake項目中包含了多個可執行檔案，那麼它們都會被放在這個目錄中。
lib目錄：這個目錄中包含了所有的庫檔案（Library Files）。無論是靜态庫（Static Libraries）還是動态庫（Dynamic Libraries），都會被放在這個目錄中。

以上就是CMake建構過程中生成的主要檔案類型及其作用。了解這些檔案的作用，可以幫助我們更好地了解CMake的建構過程。

1.3 CMakeLists.txt與生成的Makefile的關系（The Relationship Between CMakeLists.txt and the Generated Makefile）

在CMake建構系統中，CMakeLists.txt檔案和生成的Makefile檔案之間存在着密切的關系。下面我們将詳細解析這種關系。

CMakeLists.txt是CMake建構系統的核心檔案，它定義了項目的建構規則和依賴關系。在執行CMake指令時，CMake會讀取CMakeLists.txt檔案，解析其中的建構規則和依賴關系，然後生成相應的Makefile檔案。

Makefile檔案是由CMake根據CMakeLists.txt檔案生成的，它是Make建構工具可以直接讀取的建構腳本。Makefile檔案中包含了具體的編譯指令和連結指令，以及源檔案和目标檔案之間的依賴關系。

在一個CMake項目中，通常會有多個CMakeLists.txt檔案，每個目錄下都可以有一個CMakeLists.txt檔案。這些CMakeLists.txt檔案中定義的建構規則和依賴關系，會被CMake合并到一起，生成一個或多個Makefile檔案。

如果一個CMake項目中隻有一個CMakeLists.txt檔案，那麼CMake會生成一個Makefile檔案。如果一個CMake項目中有多個CMakeLists.txt檔案，那麼CMake會在每個CMakeLists.txt檔案所在的目錄下生成一個Makefile檔案。這些Makefile檔案中，頂層目錄下的Makefile檔案是主Makefile檔案，它會調用其他目錄下的Makefile檔案。

總的來說，CMakeLists.txt檔案和生成的Makefile檔案之間的關系是：CMakeLists.txt檔案定義了項目的建構規則和依賴關系，CMake根據CMakeLists.txt檔案生成Makefile檔案，然後Make根據Makefile檔案執行具體的建構任務。

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二、深入了解CMake生成的Makefile

2.1 Makefile的基本結構和原理

Makefile是GNU make工具的配置檔案，它定義了一組規則來指定哪些檔案需要被更新，以及如何更新這些檔案。在C++項目中，Makefile通常用于編譯源代碼并生成可執行檔案。

Makefile的基本結構包括三個部分：目标（Target）、依賴（Dependencies）和指令（Commands）。

目标（Target）：這是需要生成的檔案名。它可以是一個對象檔案（Object File），也可以是一個可執行檔案（Executable File）。
依賴（Dependencies）：這些是目标檔案需要的源檔案。如果任何一個依賴檔案比目标檔案更新，那麼目标檔案就需要被重新生成。
指令（Commands）：這些是生成目标檔案所需要執行的shell指令。這些指令必須以Tab字元開始。

下面是一個簡單的Makefile示例：

target: dependencies
    commands

在CMake中，CMakeLists.txt檔案中的指令會被轉換為Makefile中的目标、依賴和指令。例如，add_executable指令會生成一個目标，target_link_libraries指令會生成依賴，而實際的編譯和連結指令則由CMake自動生成。

了解Makefile的基本結構和原理，對于深入了解CMake生成的Makefile有着重要的作用。在下一節中，我們将進一步探讨多個CMakeLists.txt生成的Makefile的解析。

2.2 多個CMakeLists.txt生成的Makefile解析

在大型的C++項目中，通常會有多個CMakeLists.txt檔案，每個目錄下都有一個。這種結構有助于保持項目的子產品化，使得每個部分可以獨立地被建構和測試。

當運作CMake指令時，它會首先查找根目錄下的CMakeLists.txt檔案，然後遞歸地處理每個子目錄中的CMakeLists.txt檔案。每個CMakeLists.txt檔案都會生成一個對應的Makefile。

在這個過程中，CMake會處理CMakeLists.txt檔案中的指令，如add_executable、add_library、target_link_libraries等，并将這些指令轉換為Makefile中的目标、依賴和指令。

例如，如果我們有如下的目錄結構：

project/
├── CMakeLists.txt
├── main.cpp
└── module/
    ├── CMakeLists.txt
    └── module.cpp

在根目錄的CMakeLists.txt檔案中，我們可能會有如下的指令：

add_executable(main main.cpp)
add_subdirectory(module)
target_link_libraries(main module)

在module目錄的CMakeLists.txt檔案中，我們可能會有如下的指令：

add_library(module module.cpp)

在這個例子中，CMake會生成兩個Makefile，一個在project目錄，一個在project/module目錄。在project目錄的Makefile中，會有一個名為main的目标，它依賴于main.cpp和module目錄的Makefile中生成的庫。在project/module目錄的Makefile中，會有一個名為module的目标，它依賴于module.cpp。

通過這種方式，CMake使得每個子目錄可以獨立地被建構，同時也保證了整個項目的建構順序。

2.3 CMake與Makefile的對應關系

CMake是一個跨平台的建構系統，它的主要任務是根據使用者的需求生成适當的Makefile檔案。CMake通過讀取CMakeLists.txt檔案來了解使用者的需求，然後生成對應的Makefile檔案。

在CMake與Makefile之間，存在一種明确的對應關系。CMakeLists.txt檔案中的每一條指令，都會在生成的Makefile檔案中有一個對應的表現。下面我們來看一些常見的CMake指令，以及它們在Makefile中的對應關系：

add_executable：這個CMake指令用于定義一個可執行檔案的目标。在生成的Makefile中，這個目标會被定義為一個規則，規則的目标是可執行檔案，依賴項是源檔案，指令是編譯指令。
add_library：這個CMake指令用于定義一個庫檔案的目标。在生成的Makefile中，這個目标也會被定義為一個規則，規則的目标是庫檔案，依賴項是源檔案，指令是編譯指令。
target_link_libraries：這個CMake指令用于定義目标的連結庫。在生成的Makefile中，這個指令會影響到連結指令，連結指令會包含對應的庫檔案。
add_subdirectory：這個CMake指令用于添加子目錄。在生成的Makefile中，這個指令會導緻生成一個新的Makefile檔案在對應的子目錄中。

通過了解CMake與Makefile的對應關系，我們可以更好地了解CMake的工作原理，以及如何編寫有效的CMakeLists.txt檔案。在下一章節中，我們将進一步探讨CMake建構過程的底層原理。

三、CMake建構過程的底層原理（Underlying Principles of the CMake Build Process）

3.1 CMake建構過程的基本流程（Basic Flow of the CMake Build Process）

CMake的建構過程可以分為三個主要步驟：配置（Configuration）、生成（Generation）和建構（Build）。下面我們将詳細解析每個步驟。

1、配置（Configuration）

配置階段是CMake解析CMakeLists.txt檔案的過程。在這個階段，CMake會讀取CMakeLists.txt檔案，并執行其中的指令。這些指令主要用于檢查系統環境（例如編譯器、庫等），設定建構選項，以及定義建構目标（例如庫、可執行檔案等）。

CMakeLists.txt檔案是CMake的核心，它定義了項目的建構規則和依賴關系。每個目錄（包括子目錄）中都可以有一個CMakeLists.txt檔案。在配置階段，CMake會從頂層目錄的CMakeLists.txt檔案開始，遞歸地處理每個子目錄中的CMakeLists.txt檔案。

2、生成（Generation）

生成階段是CMake根據配置階段的結果，生成實際的建構檔案的過程。這些建構檔案通常是Makefile檔案，但也可以是其他類型的建構檔案，例如Ninja建構檔案，或者Visual Studio項目檔案，這取決于你選擇的建構工具。

在生成階段，CMake會将CMakeLists.txt檔案中定義的建構規則和依賴關系，轉換為建構工具可以了解的形式。例如，如果你選擇的建構工具是Make，CMake會生成Makefile檔案。每個目錄（包括子目錄）中都會生成一個Makefile檔案。

3、建構（Build）

建構階段是使用建構工具（例如Make、Ninja或Visual Studio）根據生成的建構檔案，編譯源代碼并連結生成目标檔案的過程。

在建構階段，建構工具會讀取生成的建構檔案，按照其中定義的規則和依賴關系，執行實際的編譯和連結操作。建構工具會自動處理依賴關系，確定在編譯和連結一個目标檔案之前，其所有依賴的目标檔案都已經被正确地編譯和連結。

以上就是CMake建構過程的基本流程。在了解了這個流程之後，我們就可以更深入地探讨CMake如何生成Makefile，以及CMake建構過程中的關鍵步驟了。

3.2 CMake如何生成Makefile（How CMake Generates Makefile）

CMake生成Makefile的過程是在其生成階段完成的。這個過程主要涉及到CMake的核心元件——生成器（Generator）。下面我們将詳細解析這個過程。

1、選擇生成器（Selecting a Generator）

在CMake的生成階段開始時，首先需要選擇一個生成器。生成器是CMake的一個核心元件，它負責将CMakeLists.txt檔案中的建構規則和依賴關系，轉換為特定建構工具可以了解的形式。CMake支援多種生成器，可以生成Makefile檔案，也可以生成Ninja建構檔案，或者Visual Studio項目檔案等。

選擇生成器的方式通常是在運作CMake指令時，通過-G選項指定。例如，如果你想生成Unix風格的Makefile檔案，可以使用"Unix Makefiles"生成器，指令如下：

cmake -G "Unix Makefiles"

如果沒有指定生成器，CMake會選擇一個預設的生成器，這個預設的生成器通常是根據你的系統環境自動選擇的。

2、生成Makefile

選擇好生成器之後，CMake就會開始生成Makefile檔案。在這個過程中，CMake會周遊項目中的每個目錄（包括子目錄），對每個目錄中的CMakeLists.txt檔案進行處理。

對于每個CMakeLists.txt檔案，CMake會解析其中的指令，根據這些指令定義的建構規則和依賴關系，生成對應的Makefile檔案。每個CMakeLists.txt檔案都會生成一個Makefile檔案，這個Makefile檔案中包含了編譯和連結該目錄中的目标檔案所需要的規則和指令。

在生成Makefile檔案時，CMake會自動處理目标檔案之間的依賴關系。如果一個目标檔案依賴于其他目标檔案，CMake會在生成的Makefile檔案中，為這個目标檔案添加相應的依賴規則。

以上就是CMake如何生成Makefile的過程。了解了這個過程，我們就可以更好地了解CMake建構過程中的關鍵步驟，以及CMake與Makefile之間的關系了。

3.3 CMake建構過程中的關鍵步驟（Key Steps in the CMake Build Process）

CMake建構過程中的關鍵步驟主要包括以下幾個方面：

1、解析CMakeLists.txt檔案（Parsing CMakeLists.txt Files）

這是CMake建構過程的第一步，也是最關鍵的一步。CMakeLists.txt檔案是CMake的核心，它定義了項目的建構規則和依賴關系。CMake需要解析這個檔案，以擷取建構項目所需的所有資訊。

2、檢查系統環境（Checking System Environment）

在CMakeLists.txt檔案中，通常會包含一些檢查系統環境的指令，例如檢查編譯器、庫等。這些指令在CMake建構過程中會被執行，以確定系統環境滿足項目的建構需求。

3、生成建構檔案（Generating Build Files）

CMake的主要任務是生成建構檔案，這些建構檔案通常是Makefile檔案，但也可以是其他類型的建構檔案，例如Ninja建構檔案，或者Visual Studio項目檔案，這取決于你選擇的建構工具。生成建構檔案的過程是CMake建構過程中的一個關鍵步驟。

4、執行建構指令（Executing Build Commands）

在生成了建構檔案之後，就可以開始執行建構指令了。這些建構指令通常是由建構工具（例如Make、Ninja或Visual Studio）執行的。建構工具會根據建構檔案中定義的規則和指令，編譯源代碼并連結生成目标檔案。

以上就是CMake建構過程中的關鍵步驟。了解了這些步驟，我們就可以更好地了解CMake的工作原理，以及如何使用CMake進行項目建構了。

四、CMake在複雜項目中的應用（Application of CMake in Complex Projects）

4.1 複雜項目中的CMake建構政策（CMake Build Strategy in Complex Projects）

在複雜的項目中，CMake的建構政策需要更加精細和周全。我們需要考慮到項目的子產品化，依賴關系，以及可能存在的平台差異。以下是一些在複雜項目中使用CMake的政策和建議。

4.1.1 子產品化的CMakeLists.txt（Modularized CMakeLists.txt）

在大型項目中，我們通常會看到項目被劃分為多個子產品或子項目，每個子產品都有自己的源代碼和依賴。這種情況下，我們可以為每個子產品建立一個CMakeLists.txt檔案，這樣可以使建構過程更加清晰，也友善我們管理每個子產品的建構規則。

例如，我們可以在每個子產品的目錄下建立一個CMakeLists.txt檔案，然後在項目的頂級目錄下的CMakeLists.txt檔案中使用add_subdirectory()指令來添加這些子產品。

4.1.2 管理依賴關系（Managing Dependencies）

在複雜的項目中，不同的子產品可能會有各種依賴關系。CMake提供了一些指令來幫助我們管理這些依賴關系，例如target_link_libraries()指令可以用來指定一個目标需要連結的庫。

在處理依賴關系時，我們需要注意的一個重要原則是：盡量讓依賴關系明确和直覺。這意味着，如果一個子產品A依賴于子產品B，那麼在子產品A的CMakeLists.txt檔案中，我們應該明确地指出這個依賴關系。

4.1.3 處理平台差異（Handling Platform Differences）

在跨平台的項目中，我們可能需要處理不同平台的差異。CMake提供了一些變量和指令來幫助我們處理這些差異，例如CMAKE_SYSTEM_NAME變量可以用來檢測目前的作業系統，if()指令可以用來根據不同的條件執行不同的指令。

在處理平台差異時，我們應該盡量避免寫死特定平台的資訊。相反，我們應該盡可能地使用CMake提供的變量和指令，這樣可以使我們的CMakeLists.txt檔案更加通用和可維護。

以上就是在複雜項目中使用CMake的一些政策和建議。在實際應用中，我們還需要

根據項目的具體情況和需求來調整和優化我們的CMake建構政策。

4.1.4 使用現代CMake指令（Using Modern CMake Commands）

現代的CMake版本提供了一些新的指令和特性，這些指令和特性可以使我們的CMakeLists.txt檔案更加簡潔和易于了解。例如，target_include_directories()指令可以用來指定一個目标的頭檔案搜尋路徑，這比使用舊的include_directories()指令更加靈活和直覺。

在使用現代CMake指令時，我們需要注意的一個重要原則是：盡量使用目标屬性（target properties）而不是全局變量（global variables）。這是因為目标屬性可以使我們的CMakeLists.txt檔案更加子產品化，也更容易了解和維護。

4.1.5 利用CMake的腳本功能（Leveraging CMake’s Scripting Capabilities）

CMake不僅是一個建構工具，它也是一種腳本語言。我們可以利用CMake的腳本功能來實作一些複雜的建構邏輯，例如，我們可以使用if()、foreach()等指令來編寫循環和條件語句。

在使用CMake的腳本功能時，我們需要注意的一個重要原則是：盡量避免過度複雜的腳本邏輯。過度複雜的腳本邏輯可能會使我們的CMakeLists.txt檔案難以了解和維護。相反，我們應該盡可能地使用CMake提供的指令和特性，這樣可以使我們的CMakeLists.txt檔案更加簡潔和易于了解。

以上就是在複雜項目中使用CMake的一些政策和建議。在實際應用中，我們還需要根據項目的具體情況和需求來調整和優化我們的CMake建構政策。

4.2 多個CMakeLists.txt在複雜項目中的管理（Management of Multiple CMakeLists.txt in Complex Projects）

在大型的複雜項目中，我們通常會有多個CMakeLists.txt檔案，每個子目錄下都可能有一個。這些CMakeLists.txt檔案共同定義了整個項目的建構規則。管理這些CMakeLists.txt檔案是一個重要的任務，以下是一些政策和建議。

4.2.1 子產品化管理（Modular Management）

每個CMakeLists.txt檔案應該隻負責管理其所在目錄下的源代碼和依賴。這樣可以使每個CMakeLists.txt檔案的内容保持簡潔，也友善我們了解和維護每個子產品的建構規則。

4.2.2 統一的建構規則（Unified Build Rules）

盡管每個CMakeLists.txt檔案都有其自己的建構規則，但我們應該盡量使這些建構規則保持一緻。這樣可以使我們的建構過程更加可預測，也友善我們管理和維護我們的建構規則。

4.2.3 利用CMake的包管理功能（Leveraging CMake’s Package Management Features）

CMake提供了一些指令和特性來幫助我們管理項目的依賴，例如find_package()指令可以用來查找和加載外部庫。我們應該盡量利用這些指令和特性，這樣可以使我們的CMakeLists.txt檔案更加簡潔，也可以避免一些常見的依賴問題。

4.2.4 避免寫死路徑（Avoid Hard-Coded Paths）

在CMakeLists.txt檔案中，我們應該盡量避免寫死路徑。寫死的路徑可能會使我們的建構過程依賴于特定的目錄結構，這會降低我們的建構規則的可移植性。相反，我們應該盡可能地使用CMake提供的變量和指令來指定路徑，這樣可以使我們的CMakeLists.txt檔案更加通用和可維護。

以上就是在複雜項目中管理多個CMakeLists.txt檔案的一些政策和建議。在實際應用中，我們還需要根據項目的具體情況和需求來調整和優化我們的管理政策。

4.3 CMake在大型項目中的最佳實踐（Best Practices of CMake in Large Projects）

在大型項目中使用CMake，我們需要遵循一些最佳實踐，以確定建構過程的高效、穩定和可維護。以下是一些在大型項目中使用CMake的最佳實踐。

4.3.1 使用最新版本的CMake（Use the Latest Version of CMake）

盡可能使用最新版本的CMake。新版本的CMake通常會包含一些新的特性和改進，這些特性和改進可能會使我們的建構過程更加高效和穩定。此外，新版本的CMake也可能會修複一些舊版本中的問題和缺陷。

4.3.2 避免在CMakeLists.txt檔案中修改編譯器标志（Avoid Modifying Compiler Flags in CMakeLists.txt Files）

在CMakeLists.txt檔案中直接修改編譯器标志可能會導緻一些問題。例如，這可能會覆寫使用者在指令行中指定的編譯器标志，或者導緻在不同平台上的建構行為不一緻。相反，我們應該使用CMake提供的指令和特性來管理編譯器标志，例如target_compile_options()指令。

4.3.3 使用CMake的測試功能（Use CMake’s Testing Features）

CMake提供了一些指令和特性來幫助我們管理和運作測試，例如enable_testing()指令和add_test()指令。我們應該盡量利用這些指令和特性，這樣可以使我們的測試過程更加自動化和可控。

4.3.4 使用CMake的安裝功能（Use CMake’s Installation Features）

CMake提供了一些指令和特性來幫助我們管理項目的安裝過程，例如install()指令。我們應該盡量利用這些指令和特性，這樣可以使我們的安裝過程更加自動化和可控。

以上就是在大型項目中使用CMake的一些最佳實踐。在實際應用中，我們還需要根據項目的具體情況和需求來調整和優化我們的建構過程。

五、CMake生成的Makefile詳解

5.1 CMake如何翻譯生成Makefile

在深入了解CMake如何翻譯生成Makefile之前，我們首先來看一下CMake與Makefile的關系。如下圖所示，CMake通過解析CMakeLists.txt檔案，生成對應的Makefile，然後執行Makefile進行編譯連結，最後生成可執行檔案。

CMake的主要工作就是解析CMakeLists.txt檔案，并将其翻譯成Makefile。CMakeLists.txt檔案是CMake的核心，它定義了項目的建構規則，包括項目的目錄結構、需要編譯的源檔案、依賴關系、編譯參數等資訊。CMake通過讀取CMakeLists.txt檔案，了解這些建構規則，然後生成對應的Makefile。

在生成Makefile的過程中，CMake會進行一系列的翻譯操作。這些操作主要包括：

解析CMakeLists.txt檔案：CMake首先會讀取CMakeLists.txt檔案，解析其中的指令和參數，了解項目的建構規則。
生成Makefile：根據解析得到的建構規則，CMake會生成對應的Makefile。這個Makefile包含了所有的編譯連結指令，以及源檔案和目标檔案之間的依賴關系。
處理依賴關系：在生成Makefile的過程中，CMake會處理源檔案之間的依賴關系。如果一個源檔案依賴于另一個源檔案，那麼在Makefile中，這個源檔案的編譯指令就會依賴于另一個源檔案的編譯指令。
設定編譯參數：CMake還會設定Makefile中的編譯參數，包括編譯器選項、連結器選項等。這些參數會影響到編譯連結的過程。

以上就是CMake如何翻譯生成Makefile的基本過程。在後續的小節中，我們将深入探讨Makefile的詳細結構和原理，以及如何在CMake中使用外部Makefile等進階話題。

5.2 Makefile的詳細解析

Makefile是由make工具執行的一種腳本檔案，它描述了一組目标（target）以及建構這些目标所需的規則（rule）。在CMake生成的Makefile中，每一個目标通常對應一個或多個源檔案，而規則則描述了如何從這些源檔案生成目标。

以下是一個簡單的Makefile示例：

all: hello

hello: main.o function.o
    g++ main.o function.o -o hello

main.o: main.cpp
    g++ -c main.cpp

function.o: function.cpp
    g++ -c function.cpp

clean:
    rm *.o hello

在這個示例中，all、hello、main.o、function.o和clean都是目标，而每個目标後面的内容則是建構該目标的規則。例如，hello目标的規則是g++ main.o function.o -o hello，這條規則告訴make工具如何從main.o和function.o這兩個源檔案生成hello這個目标。

在CMake生成的Makefile中，這些規則會更加複雜，因為它們需要處理項目中的依賴關系、編譯參數等問題。但是，基本的結構和原理是相同的：每個目标都有一組規則，這些規則描述了如何從源檔案生成目标。

5.3 CMake如何翻譯生成Makefile

當然可以，讓我們更深入地探讨一些CMake指令和生成的Makefile之間的關系。

add_executable：這個指令在CMake中用于定義一個目标可執行檔案。例如，add_executable(hello main.cpp)會定義一個名為hello的目标，這個目标由main.cpp這個源檔案生成。在生成的Makefile中，這個指令會被翻譯成一個編譯指令，如$(CXX) $(CXXFLAGS) -o hello main.cpp。這條指令告訴make工具使用C++編譯器（( C X X ) ）和編譯選項（ (CXX)）和編譯選項（(CXX)）和編譯選項（(CXXFLAGS)）來編譯main.cpp，并将輸出檔案命名為hello。
add_library：這個指令在CMake中用于定義一個目标庫檔案。例如，add_library(mylib mylib.cpp)會定義一個名為mylib的目标，這個目标由mylib.cpp這個源檔案生成。在生成的Makefile中，這個指令會被翻譯成一個庫生成指令，如$(AR) $(ARFLAGS) mylib mylib.cpp。這條指令告訴make工具使用庫生成器（( A R ) ）和庫生成選項（ (AR)）和庫生成選項（(AR)）和庫生成選項（(ARFLAGS)）來生成mylib這個庫。
target_link_libraries：這個指令在CMake中用于定義目标的連結庫。例如，target_link_libraries(hello mylib)會告訴CMake，hello這個目标需要連結mylib這個庫。在生成的Makefile中，這個指令會被翻譯成一個連結指令，如$(CXX) $(LDFLAGS) -o hello main.cpp -lmylib。這條指令告訴make工具在連結hello時，需要連結mylib這個庫。

以上就是CMake指令和生成的Makefile之間的一些基本關系。在實際的項目中，這些關系可能會更複雜，因為CMake和Makefile都是非常強大的工具，它們提供了許多進階功能來處理項目中的各種問題。但是，了解這些基本關系是了解CMake和Makefile的關鍵。

5.4 CMake生成的Makefile中的常見問題及解決方案

在使用CMake生成Makefile的過程中，可能會遇到一些常見的問題。這些問題可能涉及到Makefile的生成、執行、以及依賴關系的處理等方面。下面我們将詳細介紹這些問題，以及相應的解決方案。

Makefile生成失敗：這是一個比較常見的問題，通常是由于CMakeLists.txt檔案中的錯誤導緻的。解決這個問題的方法是檢查CMakeLists.txt檔案，確定其中的指令和參數都是正确的。
Makefile執行錯誤：這個問題通常是由于Makefile中的指令錯誤導緻的。解決這個問題的方法是檢查Makefile，確定其中的編譯連結指令都是正确的。
依賴關系處理錯誤：這個問題通常是由于CMake處理源檔案之間的依賴關系時出錯導緻的。解決這個問題的方法是檢查CMakeLists.txt檔案，確定其中的依賴關系都是正确的。

以上就是在使用CMake生成Makefile時可能遇到的一些常見問題，以及相應的解決方案。在實際使用中，可能還會遇到其他的問題，這時候需要根據具體的錯誤資訊，進行相應的排查和解決。

六、CMake與外部Makefile的互動（Interaction Between CMake and External Makefile）

6.1 如何在CMake中使用外部Makefile（How to Use External Makefile in CMake）

在CMake中使用外部Makefile，我們可以使用add_custom_command和add_custom_target這兩個指令。這兩個指令可以用來執行一些自定義的建構規則，比如運作一個腳本，建立一個檔案，或者運作一個Makefile。

6.1.1 add_custom_command

add_custom_command指令用于定義如何生成一個檔案。這個指令有很多參數，但是最常用的是OUTPUT，COMMAND和DEPENDS。

OUTPUT參數用于指定生成的檔案。
COMMAND參數用于指定生成檔案的指令，可以是任何shell指令。
DEPENDS參數用于指定生成檔案所依賴的檔案。

例如，我們可以使用以下指令來運作一個外部Makefile：

add_custom_command(
  OUTPUT ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/generated_file
  COMMAND make -C ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/external_project
  DEPENDS ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/external_project/Makefile
)

這個指令表示，如果generated_file不存在，或者external_project/Makefile有任何改動，那麼就會執行make -C external_project指令來生成generated_file。

6.1.2 add_custom_target

然而，add_custom_command隻有在其輸出檔案被其他目标使用時，才會被執行。如果我們想要在每次建構時都執行某個指令，那麼我們需要使用add_custom_target指令。

add_custom_target指令用于定義一個自定義的目标。這個目标不會生成任何檔案，也不會在建構時自動被執行。我們需要手動執行這個目标，或者将它添加為其他目标的依賴。

例如，我們可以使用以下指令來定義一個運作外部Makefile的目标：

add_custom_target(
  run_external_makefile
  COMMAND make -C ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/external_project
)

這個指令定義了一個名為run_external_makefile的目标。我們可以使用make run_external_makefile指令來手動執行這個目标。

如果我們想要在每次建構時都執行這個目标，那麼我們可以将它添加為其他目标的依賴。例如，我們可以使用以下指令來将run_external_makefile添加為my_target的依賴：

add_dependencies(my_target run_external_makefile)

這樣，每次建構my_target時，都會先執行run_external_makefile目标。

以上就是如何在CMake中使用外部Makefile的基本方法。在實際使用中，我們可能需要根據具體的需求來調整這些指令的參數。

6.1.3 add_custom_command的其他參數

除了OUTPUT，COMMAND和DEPENDS參數外，add_custom_command指令還有一些其他的參數，可以用來控制指令的行為。

WORKING_DIRECTORY參數用于指定指令的工作目錄。如果不指定這個參數，那麼指令的工作目錄就是目前的建構目錄。
COMMENT參數用于指定一個注釋，這個注釋會在指令執行時顯示在控制台上。
VERBATIM參數用于控制指令的參數是否需要轉義。如果設定為TRUE，那麼指令的參數就會被轉義，這樣就可以安全地處理包含特殊字元的參數。

例如，我們可以使用以下指令來運作一個外部Makefile，并顯示一個注釋：

add_custom_command(
  OUTPUT ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/generated_file
  COMMAND make -C ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/external_project
  DEPENDS ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/external_project/Makefile
  WORKING_DIRECTORY ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}
  COMMENT "Running external Makefile"
  VERBATIM
)

這個指令表示，如果generated_file不存在，或者external_project/Makefile有任何改動，那麼就會在${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}目錄下執行make -C external_project指令來生成generated_file，并顯示"Running external Makefile"的注釋。

以上就是在CMake中使用外部Makefile的基本方法。在實際使用中，我們可能需要根據具體的需求來調整這些指令的參數。

6.2 外部Makefile如何影響CMake生成的Makefile（How External Makefile Affects Makefile Generated by CMake）

在CMake中，我們可以通過add_custom_command或add_custom_target指令來插入外部Makefile，進而影響CMake生成的Makefile。下面是這個過程的示意圖：

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在這個過程中，CMake首先解析CMakeLists.txt檔案，生成CMakeCache.txt檔案。然後，CMake根據CMakeCache.txt檔案生成Makefile。在生成Makefile的過程中，CMake會執行add_custom_command或add_custom_target指令，插入外部Makefile。

插入外部Makefile的主要目的是為了增加一些自定義的建構規則。例如，我們可能需要在建構過程中執行一些特殊的指令，或者生成一些特殊的檔案。通過插入外部Makefile，我們可以在CMake的建構過程中執行這些自定義的建構規則。

然而，插入外部Makefile也可能會帶來一些問題。例如，如果外部Makefile中的建構規則與CMake生成的建構規則沖突，那麼可能會導緻建構失敗。是以，在插入外部Makefile時，我們需要確定外部Makefile中的建構規則與CMake生成的建構規則是相容的。

在實際使用中，我們可能需要根據具體的需求來調整插入外部Makefile的方式。例如，我們可以通過修改add_custom_command或add_custom_target指令的參數，來控制外部Makefile的插入位置，或者控制外部Makefile的執行方式。

6.3 進階技巧：自由控制CMake生成規則（Advanced Techniques: Freely Control CMake Generation Rules）

CMake提供了一系列的指令，可以用來自由控制生成規則。這些指令可以用來定義自定義的目标，添加依賴關系，設定編譯選項，等等。下面我們将介紹一些進階的技巧，可以幫助你更好地控制CMake的生成規則。

6.3.1 自定義目标（Custom Targets）

在CMake中，我們可以使用add_custom_target指令來定義一個自定義的目标。這個目标不會生成任何檔案，也不會在建構時自動被執行。我們需要手動執行這個目标，或者将它添加為其他目标的依賴。