如何加快启用 CMake 的 C++ 项目的编译时间？答案

【问题标题】：How to speed up Compile Time of my CMake enabled C++ Project?如何加快启用 CMake 的 C++ 项目的编译时间？
【发布时间】：2016-09-16 14:06:30
【问题描述】：

我最近遇到了几个关于改善启用 CMake 的 C++ 项目的周转时间的特定方面的 SO 问题（例如 "At what level should I distribute my build process?" 或 "cmake rebuild_cache for just a subdirectory?"），我想知道是否有更一般的指导来利用特定的可能性CMake 提供。如果可能没有跨平台编译时优化，我主要对基于 Visual Studio 或 GNU 工具链的方法感兴趣。

而且我已经了解并投资于通常推荐的领域以加速 C++ 构建：

更改/优化/微调工具链
优化您的代码库/软件架构（例如，通过减少依赖关系并使用明确定义的子项目 - 单元测试）
投资更好的硬件（SSD、CPU、内存）

喜欢推荐here、here 或here。所以我在这个问题上的重点是第一点。

另外我知道在 CMake 的 Wiki 中可以找到的建议：

前者只处理基础（并行制作），后者主要处理如何加速解析 CMake 文件。

为了更具体一点，如果我从here 获取我的 CMake 示例，其中包含 100 个使用 MSYS/GNU 的库，我会得到以下time 测量结果：

$ cmake --version
cmake version 3.5.2
CMake suite maintained and supported by Kitware (kitware.com/cmake).

$ time -p cmake -G "MSYS Makefiles" ..
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.1
...
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: [...]
real 27.03
user 0.01
sys 0.03        

$ time -p make -j8
...
[100%] Built target CMakeTest
real 113.11
user 8.82
sys 33.08

所以我总共有大约 140 秒，我的目标 - 对于这个公认的非常简单的例子 - 将把它降低到我使用标准设置/工具得到的大约 10-20%。

【问题讨论】：

标签： performance compilation cmake gnu-make nmake

【解决方案1】：

以下是我使用 CMake 和 Visual Studio 或 GNU 工具链取得的好成绩：

与Ninja 交换GNU make。它更快，自动利用所有可用的 CPU 内核，并具有良好的依赖关系管理。请注意

a.) 您需要在 CMake 中正确设置目标依赖项。如果你的构建依赖于另一个工件，它必须等到那些被编译（同步点）。
```
$ time -p cmake -G "Ninja" ..
-- The CXX compiler identification is GNU 4.8.1
...
real 11.06
user 0.00
sys 0.00

$ time -p ninja
...
[202/202] Linking CXX executable CMakeTest.exe
real 40.31
user 0.01
sys 0.01
```
b.) 链接总是这样一个同步点。所以你可以更多地使用 CMake 的 Object Libraries 来减少这些，但它会让你的 CMake 代码有点难看。
```
$ time -p ninja
...
[102/102] Linking CXX executable CMakeTest.exe
real 27.62
user 0.00
sys 0.04
```
将不太频繁更改或稳定的代码部分拆分为单独的 CMake 项目并使用 CMake 的 ExternalProject_Add() 或 - 如果您使用切换到一些库的二进制交付 - find_library()。
为您的日常工作考虑一组不同的编译器/链接器选项（但前提是您还有一些测试时间/对最终版本构建选项有一定的经验）。

a.) 跳过优化部分

b.) 尝试增量链接
如果您经常对 CMake 代码本身进行更改，请考虑从针对您的机器架构优化的源代码重新构建 CMake。 CMake 的官方分发的二进制文件只是在所有可能的 CPU 架构上工作的折衷方案。

当我使用 MinGW64/MSYS 重建 CMake 3.5.2 时，例如
```
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE:STRING="Release"
      -DCMAKE_CXX_FLAGS:STRING="-march=native -m64 -Ofast -flto" 
      -DCMAKE_EXE_LINKER_FLAGS:STRING="-Wl,--allow-multiple-definition"
      -G "MSYS Makefiles" .. 
```
我可以加速第一部分：
```
$ time -p [...]/MSYS64/bin/cmake.exe -G "Ninja" ..
real 6.46
user 0.03
sys 0.01
```
如果您的文件 I/O 非常慢，并且由于 CMake 使用专用的二进制输出目录，请使用 RAM 磁盘。如果您仍在使用硬盘，请考虑换用固态硬盘。
根据您的最终输出文件，将 GNU 标准链接器与 Gold Linker 交换。甚至比 Gold Linker 更快的是来自 LLVM 项目的 lld。您必须检查它是否已经支持您平台上所需的功能。
使用 Clang/c2 而不是 Visual C++ 编译器。有关 Visual C++ 团队提供的 Visual C++ 编译器性能建议，请参阅https://blogs.msdn.microsoft.com/vcblog/2016/10/26/recommendations-to-speed-c-builds-in-visual-studio/
Increadibuild 可以提高编译时间。

参考文献

【讨论】：

另外，使用 ccache。它使重新编译异常快。
如果您的构建系统正确地进行增量重建，ccache 应该没什么帮助。在编写良好的 cmake 构建正确地进行增量构建时，ccache 实际上会因其开销而减慢您的速度。我过去曾在 ccache 项目上取得过成功，这些项目的构建系统很糟糕，但没有进行增量编译（firefox，几年前）

【解决方案2】：

要加快 CMake 配置时间，请参阅：https://github.com/cristianadam/cmake-checks-cache

LLVM + Clang 获得了约 3 倍的加速。

【讨论】：