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turesnake/Cpp_Empty_Project

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Cpp_Empty_Project

Cpp_Empty_Project 是一个 跨平台的,基于cmake工具的,C++17空项目。

这是一个面相 C++ 新手的,辅助用项目。

你可以以此项目为基础,搭建出自己的 跨平台 C++ 程序。

我该下载哪个分支

直接下载 Branch:master 即可。

此项目支持哪些平台

  • Win10
  • MacOSX (10.12 或更高版本)
  • Ubuntu (16.04 或更高版本)

也许还能支持各个平台的较早版本,但我尚未测试。

支持哪款编译器

Clang 是最推荐的编译器,即便是在 Win10 平台。 请确保你所下载和安装的 Clang 版本,支持 C++17

如何安装(编译程序,把app安装到平台)

Mac OS X

Mac 平台的安装非常简单。

首先,确保你已经成功安装如下程序:

  • CMake (3.1 或更高版本; 若想使用PCH,Unity-builds 技术加速编译,推荐 3.16 或更高版本)
  • Clang (足以支持 C++17 的较新版本)

然后,打开 终端(terminal),"cd" 至 本项目的根目录:

$ cd .../appRootDir/

(注意,此处的 "appRootDir" 应替换为实际的根目录名字)

接着,运行一份 shell 脚本程序:

$ ./unix_release.sh

脚本 unix_release.sh 将会自动化地帮我们完成程序的 build 和本地化部署工作。 你也可以选择运行另一份脚本:unix_debug.sh, 正如名字所示,它将生成一份 DEBUG 版的程序。

现在,所有的安装工作都已经 完成!!!

你可以在目录: .../appRootDir/build/publish/ 中找到可执行文件:emptyApp。 双击它,运行我们的程序!!! (注意,此处的 "appRootDir" 应替换为实际的根目录名字)

Ubuntu

Ubuntu 上的安装与 Mac OS X 十分相似。

首先,请确保你已经安装如下程序:

CMake (3.1 或更高版本; 若想使用PCH,Unity-builds 技术加速编译,推荐 3.16 或更高版本):

$ sudo apt-get install cmake

Clang (足以支持 C++17 的较新版本):

$ sudo apt-get install llvm
$ sudo apt-get install clang 

重设系统默认的 C/C++编译器

$ sudo update-alternatives --config c++
$ sudo update-alternatives --config cc

现在,打开 终端(terminal),"cd" 至 本项目的根目录:

$ cd .../appRootDir/

(注意,此处的 "appRootDir" 应替换为实际的根目录名字)

接着,运行一份 shell 脚本程序:

$ ./unix_release.sh

脚本 unix_release.sh 将会自动化地帮我们完成程序的 build 和本地化部署工作。 你也可以选择运行另一份脚本:unix_debug.sh, 正如名字所示,它将生存一份 DEBUG 版的程序。

现在,所有的安装工作都已经 完成!!!

你可以在目录: .../appRootDir/build/publish/ 中找到可执行文件:emptyApp。 (注意,此处的 "appRootDir" 应替换为实际的根目录名字)

终端 中启动它:

$ build/publish/emptyApp

运行我们的程序!!!

Win10

为了支持 Win10 中的 Clang,我们首先要安装 Visual Studio 2019

同时,确保你的 Visual Studio 中也安装了如下组件:

Check Clang and Cmake

然后,启动 Visual Studio 2019,点选初始界面中的 Open a local folder 按钮,在弹出的窗口中,选择本程序的根目录 ->

open a local folder

进入主界面后,VS 会主动识别出一份根目录下的配置文件:CMakeSettings.json,并且根据这份文件内的描述,自动创建一份名为 x64-Clang-Release 的 配置方案(configurations)。此时你会看到 VS: Output 面板中 正在做有关 cmake Cache 的解析和生成工作。 稍等数秒后,你会在 Output 面板 中看到:

CMake generation finished.

这表明 cmake Cache 生成成功了!

注意: 如果在这一过程中发生错误,请阅读 这份文章,学习如何以 手动配置 的方式,来生成 cmake Cache。

在 cmake Cache 生成成功后。在 Visual Studio 2019 左上方的 Build 菜单中,找到 Build All 按钮,点击它,开始正式的 Build 工作。(也可以使用快捷键:F7) ->

Build All

Build 工作 将会持续数分钟,直到我们在下方的 Output 面板中看到 Build All succeeded. 的信息。这表示,Build 成功。我们在 Visual Studio 2019 中的工作就全部结束了。

最后的最后,回到本项目所在的根目录。寻找并双击一份名为 win.bat 的脚本文件。 它将帮助我们执行本地化部署工作。 比如将一些 根目录下的 资源性目录(如 “shaders”,"jsons" 复制到 /build/publish/ 目录下) 这个过程可能非常快,一闪而过。别担心,它已经运行了。如果你不放心,可以再次双击一遍。

现在,安装正式完成!!!

你可以在目录 .../appRootDir/build/publish/ 中,找到可执行文件 emptyApp.exe, 它就是我们的程序本体。 (注意,此处的 "appRootDir" 应替换为实际的根目录名字)

由于本程序的 main() 函数中只有一些 命令行打印函数。如果直接双击运行此 .exe 程序,它可能只会闪出一个命令框,然后立马结束。 为了有效测试程序,你其实可以将这个 .exe 文件,拖进一个 命令行窗口中,然后按回车键来启动程序。如果一切正常,命令行窗口会打印如下信息:

Build All

使用方式

接下来,我们将介绍,如何使用这个空项目,来制作自己的 C++ 项目。

如何添加 C++ 代码文件(.h/.hpp/.c/.cpp)

.c/.cpp 文件

请将所有 C++ 代码文件,放入 .../appRootDir/src/ 目录(或其递归子目录)下。这个目录的默认设置如下:

src folder

  • 目录:main 放置程序的主文件 main.cpp
  • 目录:_pch_ 放置一个加速编译效率的文件 pch.h(下文会提及)
  • 目录:debug 放置一个推荐的 终端打印函数 debug::log(), 用来代替 std::iostream
  • 目录:classA 放置一组示范用 class 代码

原则上,你可以在目录 src 下创建任意 子目录(递归)或文件。在目前的 cmake 设置中,所以位于目录 src (及其递归子目录)下的 .c/.cpp, 都会被自动查找到并编译,正如 文件 CMakeLists.txt 中所写:

src files set in cmake

.h/.hpp 文件

.c/.cpp 文件一致, .h/.hpp 文件也请全部放到 src/ 目录(或其递归子目录)中。一种推荐的做法是:将同一个模块的代码文件,放在同一个目录下

我们已经在 CMakeLists.txt 下准备了一个宏函数 collect_head_dirs, 它将自动遍历 src/ 及其所有递归子目录。如果某个目录内含 .h/.hpp 文件,这个目录就会被收集到一个 list 中。最后,这个 list 会被自动添加进 include路径列表

所以,当你在 src/ 或其递归子目录 下的任何位置添加 .h/.hpp 文件时,你不需要对 cmake 配置文件做任何修改。cmake 会自动帮你处理好一切。

比方说,当你在目录 .../src/a/b/c/ 下,新建一个文件 koko.h 时。 那么你就能在 src/ 目录下的任一代码文件内,inlcude 到它:

#include "koko.h"

而不是需要繁琐地写为:

#include "a/b/c/koko.h"

当然,这种实现存在一个代价,就是要求你在 src/ 目录下创建的所有 .h/.hpp 文件,都不能重名。

最后,如果你不喜欢这种实现,你可以在 CMakeLists.txt 中放弃这个 宏函数 的使用,通过手动添加 include 路径的方式,来精细化地管理 include路径列表。具体方法请搜索 cmake: target_include_directories 的使用。

项目构建规则

我们使用 cmake 工具自动编译和构建项目。最终,项目的可执行目录,就是 .../appRootDir/build/publish/。 在编译构建完毕后,你可以将这个 publish 目录,复制到电脑中的任意位置,都不会影响程序的运行。

目录 publish/ 下的 emptyApp/emptyApp.exe 文件,就是程序的可执行文件。

程序所依赖的一切附加数据,比如 shaders,jsons,pngs,都将在构建过程中,被复制到 publish/ 目录下。在 Mac/Linux 中,这个复制操作是由 脚本程序 unix_release.sh, unix_debug.sh 实现的。在 win10 中,这个复制操作是由 win.bat 实现的。整个操作也很简单,就是将 根目录下的 一些文件夹(及其体内的所有文件)复制进 publish/ 目录下。(在目前的示例中,我已经在根目录放入两个空目录:jsons/, shaders/, 以此来示范整个复制效果。当你成功编译构建项目后,你会在 publish/ 目录下,看到这两个 空目录 )

(如果你不愿意修改这些烦人的 脚本程序,你甚至可以手动复制,没有任何问题...)

这种构建方法,还存在另一层优点:

如果你希望,彻彻底底地重编译自己的项目,你可以直接删除 .../appRootDir/build/ 目录。(对,整个儿删除它!)然后按照上文提到的方法重新编译。整个编译过程所产生的中间件,以及最终生成件,都只会存储在这个 build/ 目录内,不会污染到项目中的其它目录。

如果你发现自己每次编译的速度足够快,我推荐你在大型修改后,都来一次彻彻底底地重编译,它能清除掉很多奇怪的运行时问题。

如何在代码层实现跨平台

最简单的跨平台方式就是: 让代码检查一组宏,从而得知,自己当前正运行在哪个平台。然后根据这层判断,跳入不同的分支,执行对应的代码。

那么这组宏是从哪里来的呢?一个方式是,在项目编译阶段,由 cmake 工具写入某个 .h文件:

在根目录中,我们会找到一个名为 sysconfig/ 的目录。它的体内包含一个名为 SysConfig.h.in 的文件。这个文件就是提供给 cmake,用来生成平台相关信息 用的。在编译阶段中,cmake 会根据当前平台信息,在目录 .../publish/sysconfig/ 中,自动创建一个文件 SysConfig.h,并且:

  • 如果当前处于 Mac 系统,这个.h文件中 会生成宏:TPR_OS_MACOSX_
  • 如果当前处于 Linux 系统,这个.h文件中 会生成宏:TPR_OS_LINUX_
  • 如果当前处于 win 系统,这个.h文件中 会生成宏:TPR_OS_WIN32_

通过这个机制,你可以在自己的程序代码中,先 #include "SysConfig.h",然后检查是否存在某个宏,来确定自己所处的 操作系统类型。对于那些跨平台的,且依赖平台API 的代码来说,这会是个有用的功能。

pch.h 到底是什么

我们注意到,我在 src/ 目录下放置了个 _pch_/pch.h 文件。并且,它还被写进了 CMakeLists.txt 中:

target_precompile_headers( emptyApp PRIVATE ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/_pch_/pch.h )

这其实是借用了一个 cmake 3.16 以来支持的新功能:Precompiled headers (PCH) 预编译头文件。通俗地讲,如果有一组 .h文件,使用频率特别高,比如标准库的那些头文件,那你可以把这些头文件写入这个 pch.h 文件中。然后,当 cmake 开启相应功能后,将会在编译阶段,预先将这组 头文件 编译成一个 中间件,然后把这个 中间件, 自动添加进你的每一个 .cpp 文件中(是的,你什么都不用做)最终的目的就是 加快编译速度。

当然,如果你安装的 cmake 尚未达到 3.16, 这个功能并不会被触发。所以,保险起见,你也可以手动将 #include "pch.h" 这句话写到每个 .cpp 文件头部。

pch 文件的使用还有其它注意事项,推荐阅读 这篇文章

当然,你也有权彻底不用这个功能...

Unity Build

在上面推荐的文章中,还介绍了 cmake 3.16 以来的另一个新功能:Unity Build。简单说,它也是用来加快编译速度的。 我已经将这部分代码写入 CMakeLists.txt 文件中,你将自动获得这个加速功能。

当然,如果你安装的 cmake 尚未达到 3.16, 这个功能也是不会被触发的...

debug::log();

在 main()函数中,我们发现一个奇怪的 打印函数:debug::log(); 这是我在整个空项目中,唯一夹带的私货~ 这个函数被定义在 .../src/debug/ 目录下。通过使用一组类似 python 语法的 格式化参数 来将信息打印到 命令行终端(console)。这组参数的规则与 第三方库 fmt 一致。感兴趣的可以学习 fmt 的使用:fmt 通俗地讲,就是用这个 debug::log();,来代替标准库中 std::cout<<"koko"<<std::end; 的功能。

当然,您依旧有权不使用它,甚至彻底删除 debug 目录。

已经安装的 第三方库

所有的第三方库,推荐安装在 .../appRootDir/deps/ 目录下。我已帮你安装了3个常用的库:

  • fmt: 用来便捷地拼接字符串
  • glm: 用来支持数学运算
  • RapidJSON: 用来解析 json 文件

在 C++ 中,每一个第三方库,都有其独特的安装方式(包括如何写入 CMakeLists.txt 文件)在此暂不展开....

更多描述有待未来写入

...

版权协议遵守 MIT License

欢迎反馈与建议

本程序的初衷是为了帮助大家,更便捷地搭建 C++项目。由于我也是爱好者,水平有限,这个项目还存在一些不足。比方说,这个项目似乎更适合 Mac/Linux 平台的开发者,对于 Win 开发者来说,它的调试和编译过程都有点繁琐。 此外,它的 cmake 文件写得也很业余。这方面欢迎高玩改进。

如果您有任何反馈或建议,都可以通过下方联系方式联系开发者本人。

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一个跨平台的,基于cmake的 C++空项目

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