CMake解析参数用法示例

cmake_parse_arguments 是 CMake 中用于解析函数或宏参数的工具，特别适合处理带有选项（OPTIONS）、单值参数（SINGLE_ARGS）和多值参数（MULTI_ARGS）的复杂参数列表。以下是用法说明和一个示例：

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基本语法

cmake_parse_arguments(
    <PREFIX>          # 解析后变量的前缀
    ""       # 选项列表（如 --enable-foo）
    ""   # 单值参数列表（如 --key VALUE）
    ""    # 多值参数列表（如 --files a.txt b.txt）
    ${ARGN}           # 需要解析的参数（通常用 ${ARGN}）
)

解析后，可以通过以下变量访问参数：

• 选项: ${_}（值为 TRUE/FALSE）
• 单值参数: ${_}
• 多值参数: ${_}

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示例

假设我们需要定义一个宏 setup_project，支持以下参数：

• 选项: ENABLE_TEST（是否启用测试）
• 单值参数: VERSION（项目版本号）
• 多值参数: SOURCES（源文件列表）

代码实现

# 定义宏
macro(setup_project)
    # 解析参数
    set(OPTIONS "ENABLE_TEST")        # 选项列表
    set(SINGLE_ARGS "VERSION")        # 单值参数列表
    set(MULTI_ARGS "SOURCES")         # 多值参数列表
    cmake_parse_arguments(
        "ARG"                         # 前缀为 ARG
        "${OPTIONS}"
        "${SINGLE_ARGS}"
        "${MULTI_ARGS}"
        ${ARGN}                       # 传入宏的参数
    )

    # 检查是否有未解析的参数（可选）
    if(ARG_UNPARSED_ARGUMENTS)
        message(WARNING "Unknown arguments: ${ARG_UNPARSED_ARGUMENTS}")
    endif()

    # 处理选项
    if(ARG_ENABLE_TEST)
        message(STATUS "Testing enabled")
        # 添加测试相关逻辑...
    endif()

    # 处理单值参数
    if(ARG_VERSION)
        message(STATUS "Project version: ${ARG_VERSION}")
    else()
        message(FATAL_ERROR "VERSION must be specified!")
    endif()

    # 处理多值参数
    if(ARG_SOURCES)
        message(STATUS "Source files: ${ARG_SOURCES}")
        # 添加编译目标...
        add_executable(my_app ${ARG_SOURCES})
    else()
        message(FATAL_ERROR "SOURCES must be specified!")
    endif()
endmacro()

# 调用示例
setup_project(
    ENABLE_TEST
    VERSION 1.0.0
    SOURCES src/main.cpp src/utils.cpp
)

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输出结果

-- Testing enabled
-- Project version: 1.0.0
-- Source files: src/main.cpp;src/utils.cpp

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注意事项

1. 变量作用域：如果使用 macro 而非 function，解析后的变量会影响父作用域。建议在函数中使用 function + PARENT_SCOPE 控制作用域。
2. 参数顺序：CMake 不关心参数顺序，但需要确保参数名和值正确匹配。
3. 未解析参数：通过 ${_UNPARSED_ARGUMENTS} 可以捕获未知参数。

通过 cmake_parse_arguments，你可以更灵活地处理 CMake 函数/宏的复杂参数！

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你提到的这一点非常重要！在 CMake 中，宏（macro）和函数（function）的行为有本质区别（尤其是作用域规则不同）。以下我会详细解释它们的差异，并给出一个函数的例子，同时说明为何在之前的回答中选择了宏。

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为什么先用了宏（macro）的例子？

1. 简化示例：
   在简单的示例中，宏的变量作用域规则（直接修改父作用域）可以让代码更简洁，不需要额外处理变量传递。对于新手来说，这可能更容易理解。

2. 历史原因：
   早期 CMake 版本中，cmake_parse_arguments 在函数中的行为需要更谨慎的作用域处理，而宏的行为更“直接”。

但实际项目中，**函数（function）**通常是更安全的选择，因为它能隔离作用域，避免变量污染。

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函数（function）的示例

以下是将之前的 setup_project 从宏改为函数的实现，并修复作用域问题：

代码实现

# 定义函数
function(setup_project)
    # 解析参数
    set(OPTIONS "ENABLE_TEST")        # 选项列表
    set(SINGLE_ARGS "VERSION")        # 值参数列表
    set(MULTI_ARGS "SOURCES")         # 多值参数列表
    cmake_parse_arguments(
        "ARG"                         # 前缀为 ARG
        "${OPTIONS}"
        "${SINGLE_ARGS}"
        "${MULTI_ARGS}"
        ${ARGN}                       # 传入函数的参数
    )

    # 检查未解析的参数（可选）
    if(ARG_UNPARSED_ARGUMENTS)
        message(WARNING "Unknown arguments: ${ARG_UNPARSED_ARGUMENTS}")
    endif()

    # 处理选项
    if(ARG_ENABLE_TEST)
        message(STATUS "Testing enabled")
        # 启用测试逻辑（例如 include(CTest)）
    endif()

    # 处理单值参数
    if(NOT ARG_VERSION)
        message(FATAL_ERROR "VERSION must be specified!")
    endif()
    message(STATUS "Project version: ${ARG_VERSION}")

    # 处理多值参数
    if(NOT ARG_SOURCES)
        message(FATAL_ERROR "SOURCES must be specified!")
    endif()
    message(STATUS "Source files: ${ARG_SOURCES}")

    # 关键点：将变量传递到父作用域（如果需要影响外部）
    # 例如，将源文件列表传递给父作用域：
    set(SOURCES ${ARG_SOURCES} PARENT_SCOPE)

    # 在函数内创建目标（变量直接可见）
    add_executable(my_app ${ARG_SOURCES})
endfunction()

# 调用示例
setup_project(
    ENABLE_TEST
    VERSION 1.0.0
    SOURCES src/main.cpp src/utils.cpp
)

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宏（macro） vs 函数（function）的关键区别

特性	宏（macro）	函数（function）
作用域	直接修改父作用域的变量	默认只在函数内部作用域有效
变量传递	自动“泄漏”到父作用域	需显式使用 set(... PARENT_SCOPE)
性能	类似代码替换，可能更高效	有独立作用域，稍复杂
安全性	容易污染父作用域变量	隔离作用域，更安全

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为什么推荐使用函数？

1. 避免变量污染：
   函数不会意外覆盖父作用域的变量（例如，如果父作用域中已经有一个 VERSION 变量，宏可能会直接修改它，而函数不会）。

2. 逻辑隔离：
   函数内部的操作（如 add_executable）默认只在函数作用域内生效，除非显式传递变量到父作用域。

3. 可维护性：
   函数的隔离性使得代码行为更可预测，适合复杂项目。

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何时使用宏？

1. 需要直接修改父作用域：
   例如，在顶层脚本中快速操作变量。
2. 简单代码替换：
   当逻辑非常简单且不需要隔离作用域时。

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总结

• 如果你的目标是封装一个可复用的逻辑模块，优先使用函数。
• 如果示例中使用了宏，可以补充一个函数的版本，明确说明作用域处理的差异。这样用户可以根据实际需求选择。

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这段代码的目的是通过两次调用 cmake_parse_arguments 实现一种嵌套参数解析的机制。它的核心思路是：先解析外层的“元参数”（定义如何解析内层参数），再用这些元参数去解析实际传递的参数。以下是对代码的详细解释，以及这种设计的优缺点分析。

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代码解释

function(nuttx_parse_function_args)

  cmake_parse_arguments(IN "" "FUNC"
                        "OPTIONS;ONE_VALUE;MULTI_VALUE;REQUIRED;ARGN" "${ARGN}")
  cmake_parse_arguments(OUT "${IN_OPTIONS}" "${IN_ONE_VALUE}"
                        "${IN_MULTI_VALUE}" "${IN_ARGN}")

  if(OUT_UNPARSED_ARGUMENTS)
    message(FATAL_ERROR "${IN_NAME}: unparsed ${OUT_UNPARSED_ARGUMENTS}")
  endif()

  foreach(arg ${IN_OPTIONS} ${IN_ONE_VALUE} ${IN_MULTI_VALUE})
    set(${arg}
        ${OUT_${arg}}
        PARENT_SCOPE)
  endforeach()

endfunction()

1. 函数定义

function(nuttx_parse_function_args)

定义了一个名为 nuttx_parse_function_args 的函数，目的是封装一个通用的参数解析工具。

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2. 第一次解析：cmake_parse_arguments(IN ...)

cmake_parse_arguments(IN 
    ""                   # 外层无选项（OPTIONS）
    "FUNC"               # 外层单值参数（SINGLE_ARGS）
    "OPTIONS;ONE_VALUE;MULTI_VALUE;REQUIRED;ARGN"  # 外层多值参数（MULTI_ARGS）
    "${ARGN}"            # 输入的参数列表
)

• 目的：解析外层的“元参数”，这些参数定义了如何解析内层的实际参数。
• 解析结果：
  • IN_FUNC: 单值参数，表示实际要解析的函数名（可能用于错误提示）。
  • IN_OPTIONS: 多值参数，定义内层参数的选项（OPTIONS）。
  • IN_ONE_VALUE: 多值参数，定义内层参数的单值参数（SINGLE_ARGS）。
  • IN_MULTI_VALUE: 多值参数，定义内层参数的多值参数（MULTI_ARGS）。
  • IN_ARGN: 多值参数，保存实际需要解析的内层参数列表。

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3. 第二次解析：cmake_parse_arguments(OUT ...)

cmake_parse_arguments(OUT 
    "${IN_OPTIONS}"      # 内层选项（来自第一次解析的 IN_OPTIONS）
    "${IN_ONE_VALUE}"    # 内层单值参数（来自第一次解析的 IN_ONE_VALUE）
    "${IN_MULTI_VALUE}"  # 内层多值参数（来自第一次解析的 IN_MULTI_VALUE）
    "${IN_ARGN}"         # 实际需要解析的参数（来自第一次解析的 IN_ARGN）
)

• 目的：用第一次解析得到的元参数（IN_OPTIONS, IN_ONE_VALUE, IN_MULTI_VALUE）去解析实际的内层参数（IN_ARGN）。
• 解析结果：
  • OUT_: 内层选项的值（TRUE/FALSE）。
  • OUT_: 内层单值参数的值。
  • OUT_: 内层多值参数的值。

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4. 错误检查

if(OUT_UNPARSED_ARGUMENTS)
    message(FATAL_ERROR "${IN_NAME}: unparsed ${OUT_UNPARSED_ARGUMENTS}")
endif()

• 检查是否有未解析的参数，如果有则报错。

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5. 将解析结果传递到父作用域

foreach(arg ${IN_OPTIONS} ${IN_ONE_VALUE} ${IN_MULTI_VALUE})
    set(${arg}
        ${OUT_${arg}}
        PARENT_SCOPE)
endforeach()

• 将内层解析得到的参数值（OUT_）传递到父作用域，使得调用者可以访问这些参数。

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为什么使用两次解析？

这种设计的关键在于动态定义参数解析规则：

1. 外层解析：定义内层参数的解析规则（哪些是选项、单值参数、多值参数）。
2. 内层解析：根据外层解析得到的规则，解析实际的参数列表。

例如，假设调用代码如下：

nuttx_parse_function_args(
    FUNC my_function
    OPTIONS ENABLE_FOO
    ONE_VALUE VERSION
    MULTI_VALUE SOURCES
    ARGN 
        ENABLE_FOO 
        VERSION 1.0.0 
        SOURCES a.cpp b.cpp
)

• 外层解析会提取 OPTIONS ENABLE_FOO, ONE_VALUE VERSION, MULTI_VALUE SOURCES，并将 ENABLE_FOO VERSION 1.0.0 SOURCES a.cpp b.cpp 保存到 IN_ARGN。
• 内层解析会根据外层解析的规则，将 ENABLE_FOO 解析为选项，VERSION 解析为单值参数，SOURCES 解析为多值参数。

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优点

1. 灵活性：
   允许动态指定参数解析规则，可以复用同一个函数解析不同结构的参数。
2. 通用性：
   适合需要为多个函数或宏统一封装参数解析逻辑的场景。
3. 减少重复代码：
   避免在每个函数中重复编写 cmake_parse_arguments。

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缺点

1. 复杂度高：
   嵌套解析逻辑难以理解，尤其是对 CMake 新手。
2. 依赖外层参数的正确性：
   如果外层参数（如 OPTIONS, ONE_VALUE）未正确传递，内层解析会失败。
3. 错误处理困难：
   嵌套解析可能导致错误信息不直观（例如，外层参数错误和内层参数错误混杂）。
4. 变量作用域问题：
   需要显式传递变量到父作用域，容易遗漏或出错。

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改进建议

1. 添加注释：
   明确说明两次解析的目的，尤其是外层参数的含义。
2. 严格的错误检查：
   在外层解析后检查必要的元参数（如 FUNC, OPTIONS 是否存在）。
3. 示例和文档：
   提供调用示例和文档，说明如何正确传递外层和内层参数。
4. 简化设计：
   如果不需要动态定义解析规则，应优先使用单次 cmake_parse_arguments。

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总结

这段代码通过两次 cmake_parse_arguments 实现了一种动态参数解析机制，虽然灵活但复杂度较高。在实际项目中，应权衡灵活性和可维护性：如果不需要动态指定解析规则，应避免嵌套解析；若必须使用，需确保充分的错误处理和文档支持。