第15章 CMake条件与循环

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15、CMake条件与循环：if/elseif/else/endif条件判断，foreach循环，list操作，数学表达式

各位同学，欢迎来到第十五讲。今天我们要聊的是CMake里的控制流——条件判断和循环。说实话，很多嵌入式工程师写CMakeLists.txt时，都是平铺直叙地写，项目一复杂就抓瞎。我个人觉得，掌握好条件与循环，你的构建脚本才能真正“活”起来。

15.1 条件判断：if/elseif/else/endif

条件判断是CMake里最基础的控制结构。说白了，就是根据不同的情况，执行不同的构建逻辑。比如，针对不同的编译器、不同的硬件平台、不同的构建类型（Debug/Release），我们需要做不同的处理。

15.1.1 基本语法

if(<condition>)
  # 条件为真时执行
elseif(<condition>)
  # 另一个条件
else()
  # 以上都不满足时执行
endif()

嗯，这里要注意：endif()后面可以加注释，比如endif()，但我不建议你这么做——容易看花眼。我习惯在endif()后面什么都不加，保持干净。

15.1.2 常用条件表达式

表达式	说明	示例
`if(DEFINED <var>)`	变量是否已定义	检查用户是否设置了某个选项
`if(<var>)`	变量是否为真（非空、非0、非OFF、非NO等）	判断开关选项
`if(NOT <condition>)`	逻辑非	取反
`if(<var1> STREQUAL <var2>)`	字符串相等比较	比较编译器名称
`if(<var1> EQUAL <var2>)`	数值相等比较	比较版本号数字
`if(<var1> IN_LIST <list_var>)`	判断变量是否在列表中	检查某个源文件是否在源文件列表中
`if(EXISTS <path>)`	文件或目录是否存在	检查头文件或库是否存在
`if(TARGET <name>)`	目标是否已定义	检查某个库目标是否已创建

避坑指南：我曾经在项目里犯过一个低级错误——用if(${VAR} STREQUAL "ON")，结果VAR没定义，展开后变成了if( STREQUAL "ON")，直接报错。正确的写法是if(VAR STREQUAL "ON")，不要加${}包裹变量名。

15.1.3 实战：根据编译器选择编译选项

# 根据编译器设置不同的编译选项
if(CMAKE_C_COMPILER_ID STREQUAL "GNU")
  message(STATUS "使用 GCC 编译器")
  set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -Wall -Wextra")
elseif(CMAKE_C_COMPILER_ID STREQUAL "Clang")
  message(STATUS "使用 Clang 编译器")
  set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -Wall -Weverything")
elseif(CMAKE_C_COMPILER_ID STREQUAL "MSVC")
  message(STATUS "使用 MSVC 编译器")
  set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} /W4")
else()
  message(WARNING "未知编译器: ${CMAKE_C_COMPILER_ID}")
endif()

你想想看，如果没有条件判断，你得维护三套不同的CMakeLists.txt，那得多痛苦？

15.2 foreach循环：遍历列表的利器

foreach循环在CMake里用得非常多。我个人的经验是，只要遇到重复性的操作，比如给多个源文件设置相同的编译选项、生成多个可执行文件，第一时间想到foreach。

15.2.1 基本语法

foreach(<loop_var> <item1> [<item2> ...])
  # 循环体
endforeach()

15.2.2 遍历列表

set(SOURCES main.c uart.c spi.c i2c.c)

foreach(src ${SOURCES})
  message(STATUS "处理源文件: ${src}")
  # 可以在这里对每个源文件做特殊处理
endforeach()

15.2.3 遍历数字范围

# 从1到5
foreach(i RANGE 1 5)
  message(STATUS "迭代次数: ${i}")
endforeach()

# 从0到10，步长为2
foreach(i RANGE 0 10 2)
  message(STATUS "偶数: ${i}")
endforeach()

15.2.4 遍历列表的索引

set(SOURCES main.c uart.c spi.c i2c.c)

# 获取列表长度
list(LENGTH SOURCES src_count)
math(EXPR last_index "${src_count} - 1")

foreach(i RANGE 0 ${last_index})
  list(GET SOURCES ${i} src)
  message(STATUS "索引 ${i}: ${src}")
endforeach()

小技巧：如果你需要同时遍历两个列表，可以用foreach配合list操作来实现。我曾在项目中需要将源文件列表和对应的编译选项列表一一对应，就是用这种方式处理的。

15.3 list操作：列表的增删改查

CMake里的列表，说白了就是一个用分号分隔的字符串。但你别小看它，配合list命令，能干不少事。

15.3.1 常用list命令

命令	说明	示例
`list(APPEND <list> <item>...)`	追加元素	`list(APPEND SOURCES new_file.c)`
`list(INSERT <list> <index> <item>...)`	在指定位置插入	`list(INSERT SOURCES 0 header.c)`
`list(REMOVE_ITEM <list> <item>...)`	删除指定元素	`list(REMOVE_ITEM SOURCES test.c)`
`list(REMOVE_AT <list> <index>...)`	删除指定索引的元素	`list(REMOVE_AT SOURCES 2)`
`list(FIND <list> <value> <output_var>)`	查找元素索引	`list(FIND SOURCES main.c idx)`
`list(LENGTH <list> <output_var>)`	获取列表长度	`list(LENGTH SOURCES count)`
`list(GET <list> <index>... <output_var>)`	获取指定索引的元素	`list(GET SOURCES 0 first_src)`
`list(SORT <list>)`	排序	`list(SORT SOURCES)`
`list(REVERSE <list>)`	反转	`list(REVERSE SOURCES)`

15.3.2 实战：动态管理源文件列表

# 初始源文件列表
set(SOURCES main.c uart.c spi.c)

# 根据条件添加文件
if(ENABLE_I2C)
  list(APPEND SOURCES i2c.c)
endif()

if(ENABLE_CAN)
  list(APPEND SOURCES can.c)
endif()

# 排除测试文件
list(REMOVE_ITEM SOURCES test_main.c)

# 排序，保持一致性
list(SORT SOURCES)

# 创建可执行文件
add_executable(my_firmware ${SOURCES})

注意：list操作是就地修改的，也就是说它会直接改变原列表变量的值。如果你需要保留原始列表，记得先复制一份。

15.4 数学表达式：math命令

CMake本身不是一门编程语言，但有时候我们确实需要做一些简单的数学运算。比如计算缓冲区大小、计算数组索引等。这时候math命令就派上用场了。

15.4.1 基本语法

math(EXPR <output_var> <math_expression>)

15.4.2 支持的运算符

运算符	说明	示例
`+`	加法	`math(EXPR result "3 + 5")`
`-`	减法	`math(EXPR result "10 - 3")`
`*`	乘法	`math(EXPR result "4 * 5")`
`/`	整数除法	`math(EXPR result "10 / 3")` 结果为3
`%`	取模	`math(EXPR result "10 % 3")` 结果为1
`\|`	按位或	`math(EXPR result "0x01 \| 0x02")`
`&`	按位与	`math(EXPR result "0x03 & 0x01")`
`~`	按位取反	`math(EXPR result "~0xFF")`
`<<`	左移	`math(EXPR result "1 << 3")`
`>>`	右移	`math(EXPR result "8 >> 2")`

15.4.3 实战：计算缓冲区大小

# 定义基本参数
set(BUFFER_SIZE 256)
set(NUM_CHANNELS 8)

# 计算总缓冲区大小
math(EXPR TOTAL_SIZE "${BUFFER_SIZE} * ${NUM_CHANNELS}")
message(STATUS "总缓冲区大小: ${TOTAL_SIZE} 字节")

# 计算对齐后的地址
set(BASE_ADDR 0x20000000)
math(EXPR ALIGNED_ADDR "${BASE_ADDR} + 0x100")
message(STATUS "对齐后地址: 0x${ALIGNED_ADDR}")

小提示：math命令只支持整数运算。如果你需要浮点运算，那就得用其他方式了——不过说实话，在构建系统里做浮点运算的场景极少。

15.5 综合实战：一个完整的嵌入式项目构建脚本

好了，我们把今天学的东西串起来，写一个完整的例子。这个例子模拟了一个嵌入式项目，根据不同的硬件平台和功能选项，动态构建固件。

# 项目配置
project(EmbeddedFirmware C CXX ASM)

# 硬件平台选择
set(SUPPORTED_PLATFORMS stm32f4 stm32f7 nrf52840)
set(PLATFORM "stm32f4" CACHE STRING "目标硬件平台")

# 验证平台是否支持
if(NOT PLATFORM IN_LIST SUPPORTED_PLATFORMS)
  message(FATAL_ERROR "不支持的平台: ${PLATFORM}，支持的平台: ${SUPPORTED_PLATFORMS}")
endif()

# 功能选项
option(ENABLE_BLUETOOTH "启用蓝牙功能" ON)
option(ENABLE_WIFI "启用WiFi功能" OFF)
option(ENABLE_SENSORS "启用传感器" ON)

# 基础源文件
set(BASE_SOURCES
  main.c
  system_clock.c
  gpio.c
  uart.c
)

# 平台相关源文件
set(PLATFORM_SOURCES
  platform/${PLATFORM}/startup_${PLATFORM}.c
  platform/${PLATFORM}/hal_${PLATFORM}.c
)

# 根据功能选项添加源文件
if(ENABLE_BLUETOOTH)
  list(APPEND PLATFORM_SOURCES
    platform/${PLATFORM}/bluetooth_${PLATFORM}.c
  )
  add_definitions(-DENABLE_BLUETOOTH)
endif()

if(ENABLE_WIFI)
  list(APPEND PLATFORM_SOURCES
    platform/${PLATFORM}/wifi_${PLATFORM}.c
  )
  add_definitions(-DENABLE_WIFI)
endif()

if(ENABLE_SENSORS)
  list(APPEND PLATFORM_SOURCES
    platform/${PLATFORM}/sensor_${PLATFORM}.c
  )
  add_definitions(-DENABLE_SENSORS)
endif()

# 合并所有源文件
set(ALL_SOURCES ${BASE_SOURCES} ${PLATFORM_SOURCES})

# 排序，保持构建一致性
list(SORT ALL_SOURCES)

# 计算源文件数量
list(LENGTH ALL_SOURCES src_count)
math(EXPR src_count "${src_count} - 1")
message(STATUS "共 ${src_count} 个源文件参与构建")

# 创建可执行文件
add_executable(${PROJECT_NAME} ${ALL_SOURCES})

# 根据平台设置编译选项
if(PLATFORM STREQUAL "stm32f4")
  target_compile_options(${PROJECT_NAME} PRIVATE -mcpu=cortex-m4 -mthumb)
elseif(PLATFORM STREQUAL "stm32f7")
  target_compile_options(${PROJECT_NAME} PRIVATE -mcpu=cortex-m7 -mthumb)
elseif(PLATFORM STREQUAL "nrf52840")
  target_compile_options(${PROJECT_NAME} PRIVATE -mcpu=cortex-m4 -mthumb -DNRF52840)
endif()

这个例子你看懂了吗？它用到了我们今天讲的所有知识点：条件判断、foreach（虽然没有显式写，但list操作本质上就是为循环服务的）、list操作、数学表达式。我个人觉得，这种写法才是嵌入式项目该有的样子——灵活、可配置、好维护。

15.6 本章知识体系

下面这张图总结了本章的核心内容，你可以把它当作一个快速参考。

好了，这一章的内容就到这里。条件判断和循环是CMake脚本的骨架，掌握了它们，你就能写出灵活、可维护的构建系统。下一章我们会继续深入，聊聊CMake的函数和宏定义——那才是真正的高级玩法。

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📚 课程目录

15、CMake条件与循环：if/elseif/else/endif条件判断，foreach循环，list操作，数学表达式

15.1 条件判断：if/elseif/else/endif

15.1.1 基本语法

15.1.2 常用条件表达式

15.1.3 实战：根据编译器选择编译选项

15.2 foreach循环：遍历列表的利器

15.2.1 基本语法

15.2.2 遍历列表

15.2.3 遍历数字范围

15.2.4 遍历列表的索引

15.3 list操作：列表的增删改查

15.3.1 常用list命令

15.3.2 实战：动态管理源文件列表

15.4 数学表达式：math命令

15.4.1 基本语法

15.4.2 支持的运算符

15.4.3 实战：计算缓冲区大小

15.5 综合实战：一个完整的嵌入式项目构建脚本

15.6 本章知识体系