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CMake管理外部依赖的模块

news 来源：原创 2025/5/10 8:45:20

在 CMake 中，FetchContent 和 ExternalProject 都是管理外部依赖的模块，但它们的 设计目标、使用场景和执行时机 有本质区别。以下通过对比表格、代码示例和场景分析详细说明它们的区别。

核心区别对比表

特性	FetchContent	ExternalProject
执行阶段	配置阶段（`cmake` 命令运行时）	构建阶段（`make`/`ninja` 运行时）
集成方式	直接作为项目子目录 (`add_subdirectory`)	独立构建，作为外部进程
源码位置	默认在 `build/_deps` 目录下	默认在 `build/ExternalProject` 相关目录
构建控制	自动集成到主项目构建流程	需手动管理配置、编译、安装等步骤
典型场景	头文件库、小型依赖项	需编译的复杂库（如 Boost、OpenCV）
适用阶段	CMake 配置阶段	CMake 构建阶段
灵活性	简单易用，但定制性弱	复杂但高度可定制（支持分阶段操作）
版本要求	CMake ≥3.11	CMake ≥2.8.11（基础功能）

场景示例分析

场景1：集成一个仅头文件库（如 spdlog）

推荐使用 FetchContent
无需编译，直接包含头文件即可使用：

cmake_minimum_required(VERSION 3.14)
project(MyApp)include(FetchContent)# 声明依赖
FetchContent_Declare(spdlogGIT_REPOSITORY https://github.com/gabime/spdlog.gitGIT_TAG        v1.11.0  # 固定版本
)# 自动下载并添加子目录
FetchContent_MakeAvailable(spdlog)# 直接使用 spdlog
add_executable(my_app main.cpp)
target_link_libraries(my_app PRIVATE spdlog::spdlog_header_only)

场景2：编译一个需要构建的库（如 GoogleTest）

推荐使用 ExternalProject
需独立编译并安装到系统目录：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(MyProject)include(ExternalProject)# 定义 GoogleTest 的构建流程
ExternalProject_Add(googletestGIT_REPOSITORY  https://github.com/google/googletest.gitGIT_TAG         release-1.12.1CMAKE_ARGS      -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=${CMAKE_INSTALL_PREFIX}  # 安装到系统目录TEST_COMMAND    ""  # 跳过测试
)# 主项目链接已安装的库
add_executable(my_test test.cpp)
add_dependencies(my_test googletest)  # 确保先构建 googletest
target_link_libraries(my_test PRIVATE GTest::GTest GTest::Main)

关键区别详解

1. 执行时机

FetchContent
在运行 cmake 配置项目时下载并解压源码，依赖项会成为主项目的一部分，直接参与配置和构建。
ExternalProject
在运行 make 或 ninja 构建项目时才下载和编译依赖项，作为独立进程运行。

2. 源码集成方式

FetchContent
通过 add_subdirectory() 将依赖项源码直接嵌入主项目，共享同一个构建目录和变量作用域。
ExternalProject
依赖项完全独立构建，需通过 find_package() 或手动指定头文件/库路径。

3. 典型使用场景

场景	推荐模块	原因
引入单头文件库（如 fmt）	`FetchContent`	无需编译，直接包含头文件
引入需编译的静态库	`ExternalProject`	独立构建，避免污染主项目配置
需要修改依赖项代码	`ExternalProject`	可通过 `PATCH_COMMAND` 修改源码
多阶段构建（如下载+编译）	`ExternalProject`	支持分阶段控制（下载、配置、编译、安装）

混合使用场景示例

若需在项目中同时使用两种模块（例如：主项目用 FetchContent，某个子依赖用 ExternalProject）：

cmake_minimum_required(VERSION 3.14)
project(HybridExample)# 使用 FetchContent 引入头文件库
include(FetchContent)
FetchContent_Declare(fmtURL https://github.com/fmtlib/fmt/releases/download/9.1.0/fmt-9.1.0.zipURL_HASH SHA256=abcdef...
)
FetchContent_MakeAvailable(fmt)# 使用 ExternalProject 构建复杂库
include(ExternalProject)
ExternalProject_Add(my_heavy_libURL http://example.com/heavy-lib.tar.gzCONFIGURE_COMMAND <源码路径>/configure --prefix=${CMAKE_INSTALL_PREFIX}BUILD_COMMAND makeINSTALL_COMMAND make install
)# 主项目链接两者
add_executable(app main.cpp)
target_link_libraries(app PRIVATE fmt::fmt)
add_dependencies(app my_heavy_lib)  # 确保先构建 my_heavy_lib

如何选择？

优先 FetchContent：
依赖项轻量、无需复杂构建流程、需要直接调用其 CMake 目标时。
选择 ExternalProject：
依赖项需要独立构建、需自定义步骤（如打补丁）、或构建流程复杂（如 Autotools 项目）。

总结

FetchContent 是“轻量级依赖管理”，适合简单集成。
ExternalProject 是“重型构建工具”，适合完全控制外部项目流程。
根据依赖项的性质（是否需要编译、是否需修改代码）和项目需求（是否需要隔离构建环境）选择合适工具。

为什么 `FetchContent_Declare` 中可以使用 `PATCH_COMMAND`？

尽管 PATCH_COMMAND 在官方文档中属于 ExternalProject 模块，但在实际使用中，某些 CMake 版本（尤其是较新版本）允许在 FetchContent_Declare 中使用 PATCH_COMMAND。这是因为 FetchContent 底层借用了 ExternalProject 的机制来实现依赖管理，从而间接支持了一些 ExternalProject 的参数。以下是详细解释和注意事项：

1. 底层实现机制

FetchContent 模块在内部调用了 ExternalProject 的功能来管理依赖项的下载和配置。因此，FetchContent_Declare 的某些参数（如 PATCH_COMMAND）实际上是通过 ExternalProject_Add 传递的。尽管官方文档未明确列出这些参数，但在实践中它们可能被隐式支持。

示例代码分析

FetchContent_Declare(san_cmakeGIT_REPOSITORY https://github.com/arsenm/sanitizers-cmakeGIT_TAG        masterSOURCE_DIR     external/sanitizers-cmakePATCH_COMMAND  sed -i 's/old_text/new_text/' ${san_cmake_SOURCE_DIR}/CMakeLists.txt
)

实际行为：
当调用 FetchContent_MakeAvailable(san_cmake) 时，CMake 会通过 ExternalProject 的流程处理依赖项，期间执行 PATCH_COMMAND。

2. 版本兼容性

CMake ≥3.14：
部分版本开始支持在 FetchContent 中直接使用 ExternalProject 的参数（如 PATCH_COMMAND），但需谨慎使用，因为这是非官方行为。
CMake ❤️.14：
此类版本可能直接报错，因为参数未被识别。

3. 使用 `PATCH_COMMAND` 的风险

尽管功能上有效，但需要注意以下问题：

非官方支持
CMake 官方文档未明确说明 FetchContent 支持 PATCH_COMMAND，未来版本可能移除此特性。
跨平台兼容性
补丁命令（如 sed）在不同操作系统（Windows/macOS/Linux）中的行为可能不同，需额外处理。
路径依赖
必须确保 ${san_cmake_SOURCE_DIR} 在 PATCH_COMMAND 执行时已正确赋值（需在 FetchContent_Populate 之后）。

4. 正确用法示例

若需在 FetchContent 中安全使用 PATCH_COMMAND，应结合 FetchContent_Populate 显式控制流程：

代码示例

cmake_minimum_required(VERSION 3.14)
project(MyProject)include(FetchContent)# 声明依赖项
FetchContent_Declare(san_cmakeGIT_REPOSITORY https://github.com/arsenm/sanitizers-cmakeGIT_TAG        masterSOURCE_DIR     ${CMAKE_SOURCE_DIR}/external/sanitizers-cmakePATCH_COMMAND  sed -i.bak 's/cmake_minimum_required(VERSION 2.8.12)/cmake_minimum_required(VERSION 2.8.12...3.27)/' ${san_cmake_SOURCE_DIR}/CMakeLists.txt
)# 手动触发下载和补丁
FetchContent_GetProperties(san_cmake)
if(NOT san_cmake_POPULATED)FetchContent_Populate(san_cmake)  # 此步骤会执行 PATCH_COMMANDadd_subdirectory(${san_cmake_SOURCE_DIR} ${san_cmake_BINARY_DIR})
endif()# 使用依赖项
include(${san_cmake_SOURCE_DIR}/cmake/sanitize-helpers.cmake)

5. 替代方案推荐

若需更稳定的修补机制，建议以下方法：

方法1：通过 `ExternalProject` 显式控制

include(ExternalProject)ExternalProject_Add(san_cmakeGIT_REPOSITORY https://github.com/arsenm/sanitizers-cmakeGIT_TAG        masterSOURCE_DIR     ${CMAKE_SOURCE_DIR}/external/sanitizers-cmakePATCH_COMMAND  sed -i 's/.../' <SOURCE_DIR>/CMakeLists.txtCONFIGURE_COMMAND ""BUILD_COMMAND    ""INSTALL_COMMAND  ""
)# 主项目中引用
add_subdirectory(${CMAKE_SOURCE_DIR}/external/sanitizers-cmake)

方法2：下载后手动修补

FetchContent_Declare(san_cmake ...)
FetchContent_MakeAvailable(san_cmake)# 在下载完成后执行修补
add_custom_command(TARGET san_cmakePOST_BUILDCOMMAND sed -i 's/.../' ${san_cmake_SOURCE_DIR}/CMakeLists.txt
)

6. 总结

可用性：
在较新 CMake 版本中，FetchContent_Declare 确实可以借用 ExternalProject 的 PATCH_COMMAND，但属于非官方行为。
风险：
跨平台兼容性差，未来版本可能不再支持。
推荐做法：
若需修补依赖项，优先使用 ExternalProject 或在 FetchContent 下载后通过 add_custom_command 执行修补。