CMake是不是阻碍了C++的发展?

关于 CMake 是否阻碍了 C++ 发展这个话题，这是一个复杂且充满争议的问题。我的观点是：CMake 本身并没有直接“阻碍”C++ 的发展，但其存在的一些固有特性和生态系统中的一些问题，确实在某些方面给 C++ 开发者带来了不便，并可能间接影响了开发效率和创新。

为了更详细地说明这一点，我们需要从 CMake 的作用、它的优点、缺点以及它对 C++ 生态系统的影响等方面进行分析。

1. CMake 的核心作用和出现背景

首先，理解 CMake 的目的至关重要。CMake 是一个跨平台开源的构建系统生成器 (build system generator)。它的核心目标是：

平台无关性： 解决 C++ 项目在不同操作系统（Windows, Linux, macOS, BSD 等）和不同编译器（GCC, Clang, MSVC 等）上编译和链接的复杂性。
构建配置的自动化： 自动检测系统环境、编译器特性、依赖库等，并生成适合特定平台的原生构建工具（如 Makefiles, Visual Studio 项目文件, Ninja 文件等）。
依赖管理： 帮助开发者查找和链接外部库。

在 CMake 出现之前，C++ 项目的构建通常依赖于各种平台特有的构建工具，如 Makefiles (Unix/Linux), MSBuild (Windows), Borland Make (Windows), Xcode 项目文件 (macOS) 等。这导致了：

巨大的移植成本： 一个项目要在不同平台编译，就需要为每个平台维护一套独立的构建脚本。
难以维护： 构建脚本的复杂性随项目规模增长，容易出错且难以维护。
缺乏标准化： 开发者需要学习和掌握多种构建系统。

CMake 的出现，正是为了解决这些痛点，提供一个统一的、声明式的配置方式，从而简化跨平台构建。

2. CMake 的优点 (为什么它被广泛使用)

正是因为 CMake 解决了上述痛点，它才在 C++ 生态系统中获得了巨大的成功和广泛的应用。其优点包括：

强大的跨平台能力： 这是 CMake 最核心的优势。通过编写一套 `CMakeLists.txt`，可以生成在大多数主流平台上都能工作的原生构建系统。
灵活性和可扩展性： CMake 提供了丰富的命令和模块，可以处理复杂的构建场景，如库的查找、安装、测试、打包等。
生成各种构建工具： 可以生成 Makefile, Ninja, Visual Studio Solution, Xcode Project 等，满足不同用户的偏好和项目需求。Ninja 尤其以其速度而闻名，提升了大型项目的构建效率。
模块化设计： CMake 支持使用模块来组织和重用构建逻辑，例如 `Find.cmake` 模块，用于查找和配置各种第三方库。
积极的社区支持和生态系统： 绝大多数现代 C++ 项目和库都提供了 CMake 支持，使得集成变得相对容易。有大量的第三方 CMake 模块（如 `CPM.cmake`, `FetchContent`）和工具（如 `cmakegui`）来辅助开发。
集成测试和打包： CMake 本身也提供了集成测试（CTest）和打包（CPack）的功能，方便项目管理。

正是这些优点，使得 CMake 成为了现代 C++ 项目事实上的标准构建系统生成器。

3. CMake 的缺点和潜在“阻碍”之处

尽管 CMake 有诸多优点，但其设计和使用方式也确实存在一些为人诟病的地方，这些地方可能被一些开发者认为是“阻碍”。以下是一些主要的批评点：

学习曲线陡峭：
“CMake 语言”的独特性： CMake 的语法和命令集与其他编程语言不同，开发者需要学习一套新的脚本语言。
大量内建命令和变量： 掌握所有有用的命令、变量和最佳实践需要时间和经验。
隐式行为和“魔法”： 有些 CMake 命令的行为依赖于内部状态和全局变量，初学者难以理解其背后的逻辑，容易踩坑。
查找依赖的复杂性： 虽然 `find_package` 是为了简化依赖管理，但实际使用中，找到正确的查找模块，处理不同库的命名约定，以及处理找不到库的情况，仍然是许多新手的噩梦。

脚本的声明式与命令式混杂：
CMake 的设计理念是声明式（描述你想要什么），但很多时候开发者被迫编写命令式的逻辑（如何做），尤其是在处理复杂条件、循环和字符串操作时。这使得 `CMakeLists.txt` 脚本有时变得冗长、难以阅读和维护。
字符串操作的繁琐： CMake 在字符串处理、列表操作等方面不够直观和强大，常常需要使用复杂的字符串命令和变量拼接，容易出错。

版本碎片化和兼容性问题：
CMake 本身在不断发展，新版本引入了许多改进（如更好的模块、更简洁的语法等），但旧项目可能仍然使用旧版本的 CMake 特性。
项目可能依赖于特定版本的 CMake 才能正常工作，这给依赖管理带来了一定的复杂度。
不同版本的 CMake 生成器行为也可能存在细微差异。

构建速度的潜在瓶颈（虽然常被误解）：
CMake 生成过程本身： 对于非常大的项目，CMake 生成构建系统的过程本身可能需要一些时间。
生成器选择的影响： 虽然 Ninja 生成器非常快，但如果项目默认生成 Makefile 或 Visual Studio 项目，大型项目的初始构建时间可能仍然较长。但请注意，这通常是生成过程的耗时，而不是实际编译和链接的耗时。CMake 本身并不负责实际的编译链接，而是为它们生成脚本。

对现代 C++ 特性的支持滞后（曾经是问题，现在改善很多）：
早期，CMake 对 C++ 标准特性的支持，如模块（Modules）、概念（Concepts）等，可能不如一些编译器自身支持得那么及时。不过，随着 CMake 版本的发展，这方面的问题已经有了很大的改善。例如，通过 `CMAKE_CXX_STANDARD` 和相关属性，可以很好地设置 C++ 标准。

大型项目的维护性挑战：
即使 CMake 提供了模块化和抽象，当项目规模达到数千个文件和复杂的依赖关系时，`CMakeLists.txt` 文件也可能变得非常庞大和难以管理。组织好大型项目的 CMake 配置本身就是一项挑战。

4. CMake 如何“阻碍”或影响 C++ 发展

将上述缺点与“阻碍 C++ 发展”联系起来，可以从以下几个层面理解：

降低开发效率和创新速度：
门槛提高： 新手学习 C++ 时，除了掌握语言本身和库，还需要学习 CMake，这增加了入门的难度。如果开发者在 CMake 配置上花费过多时间，可能会分散他们对核心业务逻辑和算法开发的精力。
原型开发慢： 对于一些快速迭代的原型项目，配置 CMake 可能比编写代码本身花费的时间还多，这在一定程度上抑制了快速实验和创新。
对小型或个人项目的不友好： 对于一些简单的单文件或小型多文件项目，编写一个完整的 `CMakeLists.txt` 可能显得“杀鸡用牛刀”，增加了不必要的复杂性。这可能导致一些开发者选择更简单的、非标准化的构建方式，或者干脆放弃。

加剧碎片化（尽管它试图解决碎片化）：
虽然 CMake 本身是为解决跨平台碎片化而生，但其复杂的配置和版本问题，以及生态系统中第三方 CMake 模块的质量参差不齐，也可能带来新的碎片化问题。项目可能依赖于某个特定的第三方 CMake 模块或特定的 CMake 版本，一旦这些依赖发生变化，项目维护就会变得困难。

影响开发者迁移和协作：
开发者从一个项目切换到另一个项目时，如果每个项目都有独特的 CMake 配置方式，这会增加学习和适应的成本。
团队协作中，对 CMake 熟悉程度不同的成员可能会在配置和维护上产生摩擦。

阻碍了“纯粹”的 C++ 语言进化（间接影响）：
一个项目的构建系统和语言本身是两个不同的范畴。CMake 的出现，是为了解决“构建”这一“工程性”问题。
然而，如果开发者将大量精力投入到构建系统的设计和优化（例如，试图用 CMake 来解决跨平台依赖管理、测试、打包等问题），可能会让他们忽视 C++ 语言本身的进步和应用。
一些开发者可能会觉得 CMake 的某些特性（如其模块查找机制）与 C++ 语言的某些潜在发展方向（如更原生的模块系统）存在某种程度的“竞争”或“重叠”，尽管这种看法不一定完全准确。

5. 现代 C++ 和 CMake 的演进

值得注意的是，CMake 本身也在不断进步，以适应现代 C++ 的发展。

CMake 的现代化： 近年来，CMake 的新版本引入了许多更现代、更简洁的语法和功能，例如：
`target_include_directories`, `target_link_libraries`, `target_compile_definitions` 等基于 Target 的命令，替代了旧的全局属性命令，使得配置更清晰、更不易出错。
`FetchContent` 和 `ExternalProject` 的出现，使得将第三方库集成到 CMake 构建过程中更加方便和标准化，减少了对 Find 模块的依赖。
对 C++20 模块等新特性提供了更好的支持。
`CPM.cmake` 等第三方工具进一步简化了依赖管理，并提供了类似于包管理器的体验。
C++ 标准化工作对构建系统的影响： C++ 标准化委员会也在考虑引入更底层的模块和构建系统相关的提案，但这将是长期的过程，且最终实现方式可能与现有的构建工具存在差异。

6. 替代方案及其局限性

是否存在比 CMake 更好的替代方案？这是一个开放性问题。

Bazel, Buck, Meson 等： 这些是其他一些现代的构建系统，它们也有各自的优点和设计哲学。Meson，特别是，因其简洁的语法和对 Ninja 的深度集成而受到一些开发者的青睐。Bazel 提供了强大的分布式构建能力，但学习曲线也非常陡峭。
语言内置或标准化的构建系统： 某些语言（如 Go, Rust）有其内置的构建工具，这些工具通常与语言紧密集成，使用起来更加顺畅。Python 的 `setuptools` 等也相对简单。C++ 语言本身一直没有一个统一的、语言级别的构建系统。

然而，目前没有任何一个替代方案能够完全取代 CMake 的地位，主要原因在于 CMake 已经建立的庞大生态系统和广泛的应用基础。 绝大多数现有的 C++ 库、框架和工具都默认支持 CMake，这意味着采用其他构建系统需要付出迁移的代价，并且可能面临一些尚未成熟的生态支持问题。

结论

总而言之，CMake 本身并没有“阻碍”C++ 的核心语言或理论发展，但它在工程实践层面带来的学习成本、配置复杂性以及潜在的维护挑战，确实给一些开发者带来了不便，并可能间接影响了开发效率和新思想的快速实现。

可以将其比作一个非常强大的工具箱。这个工具箱包含了解决 C++ 跨平台构建问题的绝大多数解决方案，但它的使用说明书非常厚重，内部的工具也需要一定的技巧才能驾驭。对于熟悉它的人来说，它可以高效地解决问题；但对于新手或只需要简单工具的人来说，它可能显得过于笨重和复杂。

与其说 CMake 阻碍了 C++ 的发展，不如说它是 C++ 生态系统中为了解决一个长期存在的工程性难题而诞生的，并且在解决这个问题上非常成功。然而，正如任何复杂的工程工具一样，它也伴随着一定的学习成本和使用上的挑战。C++ 社区和 CMake 开发者也在不断努力，通过改进 CMake 的设计和功能来降低这些门槛。

C++ 的发展是一个多方面的过程，包括语言标准本身的进步、标准库的丰富、工具链的优化以及工程实践的创新。CMake 在其中扮演着一个重要的“工程基建”角色，它使得 C++ 项目更容易被构建、分发和维护，从而间接支持了 C++ 的广泛应用和进一步发展。

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