find_package深度解析及实例应用

1. 检索模式

1.1 module模式

        在这个模式下会查找一个名为find.cmake的文件，首先去CMAKE_MODULE_PATH指定的路径下去查找，然后去cmake安装提供的查找模块中查找（安装cmake时生成的一些cmake文件）。找到之后会检查版本，生成一些需要的信息。

1.2 config模式

        在这个模式下会查找一个名为-config.cmake（<小写包名>-config.cmake）或者Config.cmake 的文件，如果指定了版本信息也会搜索名为-config-version.cmake 或者 ConfigVersion.cmake的文件。

1.2.1 搜索路径

        该模式搜索配置和版本文件的路径比module模式复杂的多：

        首先在CMAKE_FIND_PACKAGE_REDIRECTS_DIR指定的路径下查找。如果没有找到配置文件，则按照下面的逻辑进行查找：

        cmake会为包构建可能的前缀，然后再前缀目录下搜索多个可能的目录，cmake指定的安装目录肯定是构建的前缀之一。

        简单解释一下，prefix就是我们cmake编译的时候指定的安装路径（CMAKE_STAGING_PREFIX的路径）（cmake指定的安装目录肯定是搜索路径之一，还可能有其他可能的目录）；

        /*/(lib/|lib*|share)/cmake/*/就表示可能在/lib/cmake/或者/lib*/cmake/或者/share/cmake/目录下.

如果FIND_LIBRARY_USE_LIB64_PATHS被置为true，则lib64的路径将再64位平台上被搜索。

如果FIND_LIBRARY_USE_LIB32_PATHS被置为true，则lib32的路径将再32位平台上被搜索。

lib路径始终被搜索。

        使用以下步骤构建安装前缀集（搜索路径的prefix字段）。如果指定NO_DEFAULT_PATH，则启用所有NO_*选项：

        (1). _ROOT环境变量中指定的搜索路径，其中是要查找的包(find_package的第一个参数保留大小写)。如果传递了NO_PACKAGE_ROOT_PATH，或者将CMAKE_FIND_USE_PACKAGE_ROOT_PATH设置为FALSE，则可以跳过此操作。

        (2). 搜索cmake特定缓存变量中指定的路径。通过命令行-DVAR=value传递进来的路径，多个路径需要以分号隔开。包含

CMAKE_PFEFIX_PATH、

CMAKE_FRAMEWORK_PATH、

CMAKE_APPBUNDLE_PATH三个变量；

例如

        cmake -DCMAKE_PREFIX_PATH=/usr/local/lib;/lib。可以通过NO_CMAKE_PATH选项或将CMAKE_FIND_USE_CMAKE_PATH设置为FALSE来跳过

        (3). 搜索特定于cmake的环境变量中指定的路径。如果传递了NO_CMAKE_ENVIRONMENT_PATH，或者将CMAKE_FIND_USE_CMAKE_ENVIRONMENT_PATH设置为FALSE，则可以跳过此操作:

_DIR

CMAKE_PREFIX_PATH

CMAKE_FRAMEWORK_PATH

CMAKE_APPBUNDLE_PATH

        (4). HINTS指定的路径或者标准系统环境变量指定的路径，例如：PATH，LD_LIBRARY_PATH；在~/.bashrc或者/etc/profile文件中指定

        (5). 搜索当前系统的平台文件中定义的cmake变量(就是当前系统定义的一些cmake相关的变量)

例如：

CMAKE_INSTALL_PREFIX

CMAKE_STAGING_PREFIX

        但是可以被传递NO_CMAKE_INSTALL_PREFIX或者CMAKE_FIND_USE_INSTALL_PREFIX设置为FALSE跳过。

        如果传递了NO_CMAKE_SYSTEM_PATH，或者将CMAKE_FIND_USE_CMAKE_SYSTEM_PATH设置为FALSE，则可以跳过所有这些位置:

CMAKE_SYSTEM_PREFIX_PATH

CMAKE_SYSTEM_FRAMEWORK_PATH

CMAKE_SYSTEM_APPBUNDLE_PATH

这些变量包含的路径一般是系统默认安装路径：/usr/local等。

        (6). PATHS指定的路径

1.2.2 版本配置文件

        当指定version参数，配置模式将仅会查找能兼容指定版本的包，如果指定了EXACT，则会查找精确匹配指定版本的包。

        CMake本身不会对版本号做任何转换，而是通过查找到包的版本校验文件（包自身提供的)ConfigVersion.cmake(或-config-version.cmake)，调用版本配置文件做校验，版本配置文件可以通过CMakePackageConfigHelpers模块来辅助创建。

        当find_package命令中指定version参数后，会把version参数解析出来，赋值到PACKAGE_FIND_XXX中，定义了以下变量：

单一版本号：

PACKAGE_FIND_NAME：包名

PACKAGE_FIND_VERSION：全版本字符串

PACKAGE_FIND_VERSION_MAJOR：主版本号，如果未指定则为0

PACKAGE_FIND_VERSION_MINOR：次版本，如果未指定则为0

PACKAGE_FIND_VERSION_PATCH：补丁版本，如果未指定则为0

PACKAGE_FIND_VERSION_TWEAK：小版本，如果未指定则为0

PACKAGE_FIND_VERSION_COUNT：版本组成部分的数量，范围为0~4

范围版本号：

PACKAGE_FIND_VERSION_RANGE：全版本范围字符串

PACKAGE_FIND_VERSION_RANGE_MIN：表示是否包含低版本，当前只支持INCLUDE，也就是说必然会包含低版本

PACKAGE_FIND_VERSION_RANGE_MAX：表示是否包含高版本，当前支持INCLUDE和EXCLUDE

PACKAGE_FIND_VERSION_MIN：低版本的全版本字符串

PACKAGE_FIND_VERSION_MIN_MAJOR：低版本的主版本号，如果未指定则为0

PACKAGE_FIND_VERSION_MIN_MINOR：低版本的次版本号，如果未指定则为0

PACKAGE_FIND_VERSION_MIN_PATCH：低版本的补丁版本号，如果未指定则为0

PACKAGE_FIND_VERSION_MIN_TWEAK：低版本的小版本号，如果未指定则为0

PACKAGE_FIND_VERSION_MIN_COUNT：低版本组成部分的数量，范围为0~4

PACKAGE_FIND_VERSION_MAX：高版本的全版本字符串

PACKAGE_FIND_VERSION_MAX_MAJOR：高版本的主版本号，如果未指定则为0

PACKAGE_FIND_VERSION_MAX_MINOR：高版本的次版本号，如果未指定则为0

PACKAGE_FIND_VERSION_MAX_PATCH：高版本的补丁版本号，如果未指定则为0

PACKAGE_FIND_VERSION_MAX_TWEAK：高版本的小版本号，如果未指定则为0

PACKAGE_FIND_VERSION_MAX_COUNT：高版本组成部分的数量，范围为0~4

        当版本配置文件完成版本校验后，会设置命名如PACKAGE_VERSION_XXX的变量供find_package使用，具体的变量如下：

PACKAGE_VERSION：版本文件中提供的全版本字符串

PACKAGE_VERSION_EXACT：如果精确匹配，那么该变量为True

PACKAGE_VERSION_COMPATIBLE：如果版本兼容，那么该变量为True

PACKAGE_VERSION_UNSUITABLE：如果未找到合适的版本，该变量为True

        上面的PACKAGE_VERSION_XXX几个变量仅用于find_package命令检查配置文件是否提供了一个可接受的版本，一旦find_package命令返回后，这些变量就失效了。

如果版本校验通过，那么如下_VERSION_XXX变量会被设置，供find_package调用者使用：

_VERSION：包的全版本字符串

_VERSION_MAJOR：主版本

_VERSION_MINOR：此版本

_VERSION_PATCH：补丁版本

_VERSION_TWEAK：小版本

_VERSION_COUNT：点分版本组成的数量,范围0~4

2. 命令格式

2.1 基础命令

find_package( [version] [EXACT] [QUIET] [MODULE]
             [REQUIRED] [[COMPONENTS] [components...]]
             [OPTIONAL_COMPONENTS components...]
             [REGISTRY_VIEW  (64|32|64_32|32_64|HOST|TARGET|BOTH)]
             [GLOBAL]
             [NO_POLICY_SCOPE]
             [BYPASS_PROVIDER])

module模式和config模式都支持该命令格式。

version：请求与该包兼容的版本。有两种可能的形式可以指定它:

(1):格式为major[.minor[.patch]的单一版本,例如：每个部分都是一个数字，均为可选：0.0.0.0或0.0.0或0.0.

(2):格式为versionMin…[<]versionMax，其中versionMin和versionMax具有与单个版本相同的格式和对整数组件的约束（例如：0.0.0.0...1.1.1.1）。默认情况下，包括两个端点。通过指定<，将排除上结束点。版本范围仅支持CMake 3.19或更高版本。

EXACT: 选项要求精确匹配版本。此选项与版本范围的规格不兼容(版本的第二种格式)。

MODULE：只是用module模式进行查找，不进行config模式查找，如果没指定的话，优先使用module模式搜索，如果未找到在进行config模式搜索。

QUIET：禁用信息消息。正常情况当找到包时，CMake会打印一些信息，指定该选项时会禁止掉这些打印。如果找不到包，仍然会输出错误信息并终止执行过程。

REQUIRED：当包没有被找到时，停止处理，及cmake停止继续运行。

COMPONENTS：指定要查找的组件列表，一般一个包可能有很多组件组成（例如一个库生成需要很多其他的依赖库），通常找到这些全部组件才认为包被找到。

OPTIONAL_COMPONENTS：指定要查找的组件列表，与COMPONENTS的区别是，不要求这些组件必须存在。不影响CMake的执行。

REGISTRY_VIEW：用于windows，在这不做考虑。

GLOBAL：将把所有导入的目标提升到导入项目中的全局作用域。可以通过设置CMAKE_FIND_PACKAGE_TARGETS_GLOBAL变量来启用此功能。

2.2 完整命令

find_package(<PackageName> [version] [EXACT] [QUIET]
             [REQUIRED] [[COMPONENTS] [components...]]
             [OPTIONAL_COMPONENTS components...]
             [CONFIG|NO_MODULE]
             [GLOBAL]
             [NO_POLICY_SCOPE]
             [BYPASS_PROVIDER]
             [NAMES name1 [name2 ...]]
             [CONFIGS config1 [config2 ...]]
             [HINTS path1 [path2 ... ]]
             [PATHS path1 [path2 ... ]]
             [REGISTRY_VIEW  (64|32|64_32|32_64|HOST|TARGET|BOTH)]
             [PATH_SUFFIXES suffix1 [suffix2 ...]]
             [NO_DEFAULT_PATH]
             [NO_PACKAGE_ROOT_PATH]
             [NO_CMAKE_PATH]
             [NO_CMAKE_ENVIRONMENT_PATH]
             [NO_SYSTEM_ENVIRONMENT_PATH]
             [NO_CMAKE_PACKAGE_REGISTRY]
             [NO_CMAKE_BUILDS_PATH] # Deprecated; does nothing.
             [NO_CMAKE_SYSTEM_PATH]
             [NO_CMAKE_INSTALL_PREFIX]
             [NO_CMAKE_SYSTEM_PACKAGE_REGISTRY]
             [CMAKE_FIND_ROOT_PATH_BOTH |
              ONLY_CMAKE_FIND_ROOT_PATH |
              NO_CMAKE_FIND_ROOT_PATH])

CONFIG/NO_MODULE：这两个选项二选一即可，表示强制find_package命令使用config模式搜索，忽略module模式搜索。

NAMES：默认情况下find_package命令会查找名为的包。如果NAMES指定了名称，则会使用这些名字来查找包而忽略参数。

PATHS/HINTS：config模式下指定.cmake文件的搜索路径。

NO_XXX_PATH：config模式下忽略指定的路径。

3. find_package实例用法

cmake引用外部自定义库的测试案例:

首先写个加法器，用于生成库文件供其他程序调用,在/home/findpack下创建三个文件：

add.c

#include "./include/add.h"
 
int add(int first, int second)
{
        int val = 0;
        val = first+second;
 
        return val;
}

add.h

#ifndef _ADD_H_
#define _ADD_H_
 
#include 
 
int add(int first, int second);
 
#endif

main.c

#include "add.h"
 
int main(void)
{
        int result = 0;
 
        result = add(1, 1);
 
        printf("result = %d\n", result);
 
        return 0;
}

执行：gcc -shared -fPIC -o libadd.so add.c 生成libadd.so库文件，在该目录下创建 include, lib两个文件，include用于存放add.h，lib用于存放libadd.so，此时当前目录结构如下：

add.c main.c include lib CMakeLists.txt

然后创建cmake目录，cmake目录下创建FindAdd.cmake文件，用于find_package函数查找，内容如下：

//CMAKE_SOURCE_DIR：CMakeLists.txt所在的目录
//在指定目录（${CMAKE_SOURCE_DIR}/include）下查找add.h文件，如果找到将路径返回给ADD_INCLUDE_DIR
find_path(ADD_INCLUDE_DIR add.h ${CMAKE_SOURCE_DIR}/include)
//在指定目录（${CMAKE_SOURCE_DIR}/lib）下查找add.h文件，如果找到将路径返回给ADD_LIBRARY,
//NAMES : 要查找的库名字，可以有多个
//PATHS：查找的路径，可以有多个
find_library(ADD_LIBRARY NAMES add PATHS ${CMAKE_SOURCE_DIR}/lib)
 
 //如果ADD_INCLUDE_DIR ADD_LIBRARY都有结果，设置ADD_FOUND为真，作为find_package的返回结果
if (ADD_INCLUDE_DIR AND ADD_LIBRARY)
    set(ADD_FOUND TRUE)
endif (ADD_INCLUDE_DIR AND ADD_LIBRARY)

然后返回我们上层目录，编辑我们的CMakeLists.txt：

cmake_minimum_required(VERSION 1.0)
project(TEST)
//指定find_package查找的路径，CMAKE_MODULE_PATH为module模式下邮箱查找的路径
set(CMAKE_MODULE_PATH "${CMAKE_SOURCE_DIR}/cmake")
add_executable(main main.c)
find_package(Add)
 
//如果查找完成，找到相应的库就进行头文件和库的引用
if(ADD_FOUND)
    target_include_directories(main PRIVATE ${ADD_INCLUDE_DIR})
    target_link_libraries(main ${ADD_LIBRARY})
endif(ADD_FOUND)

这个时候整个查找流程就完成了，创建build，进入该目录进行cmake编译，执行是没有问题的。

另外cmake有自带的内部依赖库，我们直接find_package(库名)，即可；如果想要引用非内部库，例如grpc的库，需要将grpc使用cmake方式进行编译安装，然后find_package直接查找即可。

以上是find_package的module模式的测试方案，感兴趣的话也可以按照我上面的描述自己写一个config模式的查找测试方案。