第6章数学与字符串

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6、数学与字符串：math命令、string命令（TOLOWER、TOUPPER、REPLACE、REGEX等）、文件路径操作

说实话，CMake 里处理数学和字符串，很多人一开始都觉得「这有啥好学的？不就是算个数、拼个串吗？」。嗯，我当年也是这么想的。直到有一次，我需要根据版本号动态生成库文件名，还要处理不同平台下的路径分隔符……那一周我几乎把 CMake 文档翻烂了。

今天咱们就把 math()、string() 和文件路径操作这几个硬骨头啃下来。你学完之后，处理版本号、拼接路径、做条件判断，都会顺手很多。

6.1 数学运算：math 命令

math() 命令在 CMake 里做整数运算。别指望它做浮点——CMake 的数学就是整数世界。我个人习惯用它来计算循环次数、版本号递增、或者做位掩码。

基本语法：

math(EXPR <output_variable> <expression>)

举个例子：

set(A 10)
set(B 3)
math(EXPR RESULT "${A} + ${B} * 2")
message("结果: ${RESULT}")  # 输出: 16

支持的运算符：+ - * / % | & ^ ~ << >>

注意：除法是整数除法，3/2 结果是 1，不是 1.5。我曾经在计算分片大小时踩过这个坑，调试了半天才发现是整数截断的问题。

实际项目里，我常用它来做版本号递增：

set(VERSION_MAJOR 2)
set(VERSION_MINOR 1)
set(VERSION_PATCH 5)

# 打补丁版本 +1
math(EXPR VERSION_PATCH "${VERSION_PATCH} + 1")
message("新版本: ${VERSION_MAJOR}.${VERSION_MINOR}.${VERSION_PATCH}")

6.2 字符串处理：string 命令全家桶

string() 是 CMake 里最常用的命令之一。我敢说，你写的每个 CMakeLists.txt 里几乎都会用到它。咱们挑几个最实用的来讲。

6.2.1 大小写转换：TOLOWER / TOUPPER

这个太常用了。比如用户输入的选项可能是 ON、on、On，你统一转成大写再比较，省心很多。

set(INPUT "Hello World")
string(TOUPPER "${INPUT}" UPPER_STR)
string(TOLOWER "${INPUT}" LOWER_STR)
message("大写: ${UPPER_STR}")   # HELLO WORLD
message("小写: ${LOWER_STR}")   # hello world

我的习惯：所有选项比较前，先 TOUPPER 再比较。这样不管用户怎么输入，都不会出问题。

6.2.2 字符串替换：REPLACE

替换子串，支持直接替换和正则替换。我经常用它来清理路径或者修改配置。

set(TEXT "Hello, World! Hello, CMake!")
string(REPLACE "Hello" "Hi" NEW_TEXT "${TEXT}")
message("替换后: ${NEW_TEXT}")  # Hi, World! Hi, CMake!

只替换第一个？可以用正则：

string(REGEX REPLACE "^Hello" "Hi" NEW_TEXT "${TEXT}")
message("正则替换: ${NEW_TEXT}")  # Hi, World! Hello, CMake!

6.2.3 正则匹配：REGEX MATCH / REGEX MATCHALL

这个功能我太爱了。比如从版本号里提取主版本、次版本：

set(VERSION "3.25.1-rc2")
string(REGEX MATCH "^([0-9]+)\\.([0-9]+)" MATCHED "${VERSION}")
message("匹配结果: ${MATCHED}")  # 3.25
message("CMAKE_MATCH_1: ${CMAKE_MATCH_1}")  # 3
message("CMAKE_MATCH_2: ${CMAKE_MATCH_2}")  # 25

用 MATCHALL 可以匹配所有出现：

set(DATA "a1b2c3d4")
string(REGEX MATCHALL "[0-9]+" NUMBERS "${DATA}")
message("所有数字: ${NUMBERS}")  # 1;2;3;4

  避坑指南：我曾经在匹配路径时忘了转义反斜杠，结果匹配了一堆空串。Windows 路径里的反斜杠记得写成 \\\\ 或者直接用正斜杠。

6.2.4 其他常用操作

命令	作用	示例
LENGTH	获取字符串长度	`string(LENGTH "abc" LEN)` → 3
SUBSTRING	截取子串	`string(SUBSTRING "abcdef" 1 3 SUB)` → bcd
FIND	查找子串位置	`string(FIND "hello" "ll" POS)` → 2
APPEND	追加字符串	`string(APPEND STR " world")`
PREPEND	前置字符串	`string(PREPEND STR "hello ")`
STRIP	去除首尾空白	`string(STRIP " abc " S)` → abc
COMPARE	比较字符串	`string(COMPARE EQUAL "a" "b" RES)`

6.3 文件路径操作

跨平台项目里，路径处理是最容易出问题的。Windows 用反斜杠，Linux/macOS 用正斜杠。CMake 提供了一套路径操作命令，帮你统一处理。

6.3.1 路径拼接与规范化

set(BASE_DIR "/home/user/project")
set(SUB_DIR "src/core")

# 拼接路径
cmake_path(APPEND FULL_PATH "${BASE_DIR}" "${SUB_DIR}" "main.cpp")
message("完整路径: ${FULL_PATH}")

# 规范化（去掉多余的 . 和 ..）
cmake_path(NORMAL_PATH NORM_PATH "${FULL_PATH}/../include/../src/main.cpp")
message("规范化后: ${NORM_PATH}")

6.3.2 获取路径各部分

set(FILE_PATH "/home/user/project/src/main.cpp")

cmake_path(GET FILE_PATH PARENT_PATH DIR)
message("目录: ${DIR}")  # /home/user/project/src

cmake_path(GET FILE_PATH FILENAME NAME)
message("文件名: ${NAME}")  # main.cpp

cmake_path(GET FILE_PATH STEM STEM_NAME)
message("无扩展名: ${STEM_NAME}")  # main

cmake_path(GET FILE_PATH EXTENSION EXT)
message("扩展名: ${EXT}")  # .cpp

小技巧：用 cmake_path(GET ... LAST_EXTENSION) 可以获取最后一个扩展名（比如 .tar.gz 会得到 .gz），而 EXTENSION 只取第一个点后面的。

6.3.3 相对路径与绝对路径

set(BASE "/home/user/project")
set(TARGET "/home/user/project/build/output/lib")

# 计算相对路径
cmake_path(RELATIVE_PATH TARGET BASE_DIR "${BASE}" OUTPUT_VAR REL)
message("相对路径: ${REL}")  # build/output/lib

# 判断是否为绝对路径
cmake_path(IS_ABSOLUTE TARGET IS_ABS)
message("是绝对路径吗? ${IS_ABS}")  # TRUE

6.3.4 老式路径命令（了解即可）

在 cmake_path() 出现之前，大家用 get_filename_component() 和 file(RELATIVE_PATH ...)。现在新项目建议直接用 cmake_path()，更直观。

# 老式写法（仍然可用）
get_filename_component(DIR "/home/user/file.txt" DIRECTORY)
message("目录: ${DIR}")  # /home/user

6.4 知识体系总览

下面这张图帮你理清本章的知识结构：

6.5 实战：版本号处理与路径拼接

咱们来个综合例子。假设你要根据版本号生成动态库文件名，并放到指定输出目录：

# 版本号
set(VER_MAJOR 1)
set(VER_MINOR 2)
set(VER_PATCH 3)

# 生成版本字符串
string(CONCAT VERSION_STR "${VER_MAJOR}.${VER_MINOR}.${VER_PATCH}")
message("版本号: ${VERSION_STR}")

# 生成库文件名
set(LIB_NAME "mylib")
set(LIB_FILE_NAME "${LIB_NAME}.so.${VERSION_STR}")
message("库文件名: ${LIB_FILE_NAME}")

# 输出目录
set(OUTPUT_DIR "/opt/myapp/lib")

# 拼接完整路径
cmake_path(APPEND FULL_PATH "${OUTPUT_DIR}" "${LIB_FILE_NAME}")
message("完整路径: ${FULL_PATH}")

# 检查路径是否合法
cmake_path(IS_ABSOLUTE FULL_PATH IS_ABS)
if(NOT IS_ABS)
    message(WARNING "路径不是绝对路径，请检查！")
endif()

这个例子涵盖了数学运算、字符串拼接、路径操作三个核心知识点。你在实际项目中，类似的场景会非常多。

  核心要点回顾：
  math() 只做整数运算，别拿它算浮点
string() 的 REGEX 功能很强大，但要注意转义
路径操作优先用 cmake_path()，跨平台更省心
所有用户输入的字符串，先 TOUPPER 再比较，避免大小写问题

好了，这一章的内容就到这里。数学和字符串处理是 CMake 里的基本功，你多用几次就会形成肌肉记忆。下次遇到需要动态生成路径或者处理版本号的情况，直接翻出这章的例子来用就行。

📚 课程目录

6、数学与字符串：math命令、string命令（TOLOWER、TOUPPER、REPLACE、REGEX等）、文件路径操作

6.1 数学运算：math 命令

6.2 字符串处理：string 命令全家桶

6.2.1 大小写转换：TOLOWER / TOUPPER

6.2.2 字符串替换：REPLACE

6.2.3 正则匹配：REGEX MATCH / REGEX MATCHALL

6.2.4 其他常用操作

6.3 文件路径操作

6.3.1 路径拼接与规范化

6.3.2 获取路径各部分

6.3.3 相对路径与绝对路径

6.3.4 老式路径命令（了解即可）

6.4 知识体系总览

6.5 实战：版本号处理与路径拼接