CMake构建学习笔记25-SpatiaLite库的构建
1. 引言尝试使用CMake构建SpatiaLite及其依赖库，但是没有成功。因为SpatiaLite及其依赖库很多都是老牌的C库，这种库由于年代的原因一般都不提供CMake的构建方式，在Windows下提供的构建方式一般是基于nmake的。这意味着难以实现通过一个配置来实现跨平台构建，不过笔者也没有纠结这个问题，这种问题只能交给时间来解决，比如GDAL、GEOS这样库最开始都是nmake构建，后来陆续都升级为使用CMake构建。在这里就记录一下笔者使用nmake构建SpatiaLite库的过程。
SpatiaLite是一个为SQLite数据库引擎扩展空间数据存储与分析功能的开源库，使其能够支持地理信息系统（GIS）操作。
2. nmake构建
在具体总结SpatiaLite库的构建之前，最好需要了解下Windows下使用namke构建的一般步骤。
在Windows下构建程序最方便的当然是直接使用Visual Studio，通过GUI界面来构建程序。不过GUI方式也有很麻烦的地方，比如CICD需要通过脚本来实现代码到产品的过程，而从终端批处理的方式就是通过nmake来提供的。
2.1 步骤
具体来说，就是在安装Visual Studio之后，开始菜单中打开相应的开发命令行环境。以Visual Studio 2019为例，就是x64 Native Tools Command Prompt for VS 2019工具。这个工具本质上就是一个CMD，只不过已经内置了开发命令行环境，如下所示：
打开这个VS终端之后，通常输入如下指令来构建程序：
nmake -f makefile.vc这个makefile.vc就是代码项目的主构建脚本，定义了这个项目如何编译、链接。为了找到这个文件，需要先通过CD指令跳转到代码项目包含这个文件的目录下。除了makefile.vc这个文件之外，还可能有nmake.opt这个文件；这是一个自定义的配置文件，用于覆盖默认编译选项（如宏定义、包含路径、库路径、优化选项等）。通常makefile.vc中的内容不用修改，通过修改nmake.opt中的内容来实现自定义配置。
除了上述指令之外，为了区分构建步骤，以下步骤也很常见，例如清理构建过程的文件：
nmake -f makefile.vc clean将构建结果进行安装：
nmake -f makefile.vc install不过clean和install需要看makefile.vc和nmake.opt中是否提供了这个构建目标。如果没有提供，那么上述指令就不起作用。类似的构建还有DEBUG和RELEASE版本，也需要看makefile.vc和nmake.opt中是否存在相关的参数。
2.2 缺点
了解了上述指令之后，大概感觉跟CMake的构建指令差不多。其实差别还是很大的，跟现代构建系统相比，nmake还缺失一个关键的步骤——配置。nmake其实只是一个简单的make系统，对应的就是Linux下的Makefile，可以进行编译、链接，也可以把构建参数提取出来，但是无法动态去生成构建参数。具体来说，nmake的配置参数文件是nmake.opt，但是只有这个文件还不够，还需要根据构建环境不同，动态生成这个nmake.opt文件。
所以使用nmake构建项目的麻烦就在这里，无法根据需要动态地生成项目配置文件，只能手动去修改它。比如在之前的文章《CMake构建学习笔记19-OpenSSL库的构建》中就是如此，也是通过nmake来构建OpenSSL库，但是不能动态生成配置怎么办呢？OpenSSL的维护者引入了perl来解决这个问题。嗯，不得不说，C/C++项目的构建系统太混乱了，简直是各显神通；希望以后的项目都能升级成CMake的构建方式吧，不是CMake有多好，先把构建的行为统一了再说。
3. 构建SpatiaLite
3.1 主项目
在理解了使用nmake构建的一般步骤之后，构建具体的SpatiaLite项目反而比较简单了。从官网上下载最新的5.1.0版本，解压到本地，可以看到SpatiaLite提供了四个版本的构建配置，如下图所示：
其中：
[*]makefile.vc是32位构建配置。
[*]makefile64.vc是64位构建配置。
[*]makefile_mod.vc是32位模块化构建配置。
[*]makefile_mod64.vc是64位模块化构建配置。
这里也可以看到使用nmake构建的缺陷，应对不同的构建需求，需要提供多个配置文件。如果是使用CMake构建，使用一个CMakeList.txt即可。现在一般都是64位系统，选择makefile64.vc和nmake64.opt进行构建。不过为了能正确构建，修改nmake64.opt中的内容如下：
# Directory tree where SpatiaLite will be installed.
INSTDIR=C:\Work\3rdparty
# Uncomment the first for an optimized build, or the second for debug.
OPTFLAGS= /source-charset:windows-1252 /nologo /Ox /fp:precise /W4 /MD /D_CRT_SECURE_NO_WARNINGS \
/DDLL_EXPORT /DYY_NO_UNISTD_H
#OPTFLAGS= /nologo /Zi /MD /Fdspatialite.pdb /DDLL_EXPORT
# Set the version number for the DLL.Normally we leave this blank since
# we want software that is dynamically loading the DLL to have no problem
# with version numbers.
VERSION=主要修改了两点：
[*]INSTDIR表示构建后安装的目录，按需进行修改。
[*]/source-charset:windows-1252是额外增加的编译选项，用于设置代码文件的数据集。
修改makefile64.vc中的内容为：
# $Id: $
#
# NMAKE Makefile to build libspatialite on Windows
#
!INCLUDE nmake64.opt
LIBOBJ = src\gaiaaux\gg_sqlaux.obj src\gaiaaux\gg_utf8.obj \
src\gaiaexif\gaia_exif.obj src\gaiageo\gg_advanced.obj \
src\gaiageo\gg_endian.obj src\gaiageo\gg_ewkt.obj \
src\gaiageo\gg_geodesic.obj src\gaiageo\gg_geoJSON.obj \
src\gaiageo\gg_geometries.obj src\gaiageo\gg_geoscvt.obj \
src\gaiageo\gg_gml.obj src\gaiageo\gg_kml.obj \
src\gaiageo\gg_relations.obj src\gaiageo\gg_shape.obj \
src\gaiageo\gg_transform.obj src\gaiageo\gg_vanuatu.obj \
src\gaiageo\gg_wkb.obj src\gaiageo\gg_wkt.obj \
src\gaiageo\gg_extras.obj src\gaiageo\gg_xml.obj \
src\gaiageo\gg_voronoj.obj src\gaiageo\gg_matrix.obj \
src\gaiageo\gg_relations_ext.obj src\gaiageo\gg_rttopo.obj \
src/connection_cache/alloc_cache.obj src/connection_cache/gg_sequence.obj \
src\spatialite\mbrcache.obj src\shapefiles\shapefiles.obj \
src\spatialite\spatialite.obj src\spatialite\virtualdbf.obj \
src\spatialite\virtualfdo.obj src\spatialite\virtualnetwork.obj \
src\spatialite\virtualshape.obj src\spatialite\virtualspatialindex.obj \
src\spatialite\statistics.obj src\spatialite\metatables.obj \
src\spatialite\virtualXL.obj src\spatialite\extra_tables.obj \
src\spatialite\virtualxpath.obj src\spatialite\virtualbbox.obj \
src\spatialite\spatialite_init.obj src\spatialite\se_helpers.obj \
src\spatialite\srid_aux.obj src\spatialite\table_cloner.obj \
src\spatialite\virtualelementary.obj src\spatialite\virtualgeojson.obj \
src\spatialite\virtualrouting.obj src\spatialite\create_routing.obj \
src\spatialite\dbobj_scopes.obj src\spatialite\pause.obj \
src\wfs\wfs_in.obj src\srsinit\srs_init.obj src\spatialite\virtualgpkg.obj \
src\dxf\dxf_parser.obj src\dxf\dxf_loader.obj src\dxf\dxf_writer.obj \
src\dxf\dxf_load_distinct.obj src\dxf\dxf_load_mixed.obj \
src\shapefiles\validator.obj src\md5\md5.obj src\md5\gaia_md5.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_00.obj src\srsinit\epsg_inlined_01.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_02.obj src\srsinit\epsg_inlined_03.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_04.obj src\srsinit\epsg_inlined_05.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_06.obj src\srsinit\epsg_inlined_07.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_08.obj src\srsinit\epsg_inlined_09.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_10.obj src\srsinit\epsg_inlined_11.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_12.obj src\srsinit\epsg_inlined_13.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_14.obj src\srsinit\epsg_inlined_15.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_16.obj src\srsinit\epsg_inlined_17.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_18.obj src\srsinit\epsg_inlined_19.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_20.obj src\srsinit\epsg_inlined_21.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_22.obj src\srsinit\epsg_inlined_23.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_24.obj src\srsinit\epsg_inlined_25.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_26.obj src\srsinit\epsg_inlined_27.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_28.obj src\srsinit\epsg_inlined_29.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_30.obj src\srsinit\epsg_inlined_31.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_32.obj src\srsinit\epsg_inlined_33.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_34.obj src\srsinit\epsg_inlined_35.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_36.obj src\srsinit\epsg_inlined_37.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_38.obj src\srsinit\epsg_inlined_39.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_40.obj src\srsinit\epsg_inlined_41.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_42.obj src\srsinit\epsg_inlined_43.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_44.obj src\srsinit\epsg_inlined_45.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_46.obj src\srsinit\epsg_inlined_47.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_48.obj src\srsinit\epsg_inlined_49.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_50.obj src\srsinit\epsg_inlined_51.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_52.obj src\srsinit\epsg_inlined_53.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_54.obj src\srsinit\epsg_inlined_55.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_56.obj src\srsinit\epsg_inlined_57.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_58.obj src\srsinit\epsg_inlined_59.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_60.obj src\srsinit\epsg_inlined_61.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_62.obj src\srsinit\epsg_inlined_63.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_extra.obj src\srsinit\epsg_inlined_prussian.obj \
src\srsinit\epsg_inlined_wgs84_00.obj src\srsinit\epsg_inlined_wgs84_01.obj \
src\versioninfo\version.obj src\virtualtext\virtualtext.obj \
src\cutter\gaia_cutter.obj \
src\spatialite\virtualknn.obj src\spatialite\virtualknn2.obj \
src\control_points\gaia_control_points.obj \
src\control_points\grass_crs3d.obj src\control_points\grass_georef_tps.obj \
src\control_points\grass_georef.obj src\stored_procedures\stored_procedures.obj \
src\geopackage\gaia_cvt_gpkg.obj \
src\geopackage\gpkgAddGeometryColumn.obj \
src\geopackage\gpkg_add_geometry_triggers.obj \
src\geopackage\gpkg_add_spatial_index.obj \
src\geopackage\gpkg_add_tile_triggers.obj \
src\geopackage\gpkgBinary.obj \
src\geopackage\gpkgCreateBaseTables.obj \
src\geopackage\gpkgCreateTilesTable.obj \
src\geopackage\gpkgCreateTilesZoomLevel.obj \
src\geopackage\gpkgGetImageType.obj \
src\geopackage\gpkg_get_normal_row.obj \
src\geopackage\gpkg_get_normal_zoom.obj \
src\geopackage\gpkgInsertEpsgSRID.obj \
src\geopackage\gpkgMakePoint.obj \
src\topology\gaia_auxnet.obj src\topology\gaia_auxtopo.obj \
src\topology\gaia_auxtopo_table.obj src\topology\gaia_netstmts.obj \
src\topology\gaia_network.obj src\topology\gaia_topology.obj \
src\topology\gaia_topostmts.obj src\topology\lwn_network.obj \
src\topology\net_callbacks.obj src\topology\topo_callbacks.obj
SPATIALITE_DLL = spatialite$(VERSION).dll
CFLAGS = /nologo -I.\src\headers -I.\src\topology \
-I. -IC:\Work\3rdparty\include -IC:\Work\3rdparty\include\libxml2 $(OPTFLAGS)
default: all
all: spatialite.lib spatialite_i.lib
#$(EXIF_LOADER_EXE)
spatialite.lib: $(LIBOBJ)
if exist spatialite.lib del spatialite.lib
lib /out:spatialite.lib $(LIBOBJ)
$(SPATIALITE_DLL): spatialite_i.lib
spatialite_i.lib: $(LIBOBJ)
link /dll /out:$(SPATIALITE_DLL) \
/implib:spatialite_i.lib $(LIBOBJ) \
C:\Work\3rdparty\lib\proj.lib C:\Work\3rdparty\lib\geos_c.lib \
C:\Work\3rdparty\lib\freexl_i.lib C:\Work\3rdparty\lib\iconv.lib \
C:\Work\3rdparty\lib\sqlite3.lib C:\Work\3rdparty\lib\zlib.lib \
C:\Work\3rdparty\lib\libxml2.lib C:\Work\3rdparty\lib\librttopo.lib
if exist $(SPATIALITE_DLL).manifest mt -manifest \
$(SPATIALITE_DLL).manifest -outputresource:$(SPATIALITE_DLL);2
.c.obj:
$(CC) $(CFLAGS) /c $*.c /Fo$@
clean:
del *.dll
del *.exp
del *.manifest
del *.lib
del src\connection_cache\*.obj
del src\cutter\*.obj
del src\gaiaaux\*.obj
del src\gaiaexif\*.obj
del src\gaiageo\*.obj
del src\shapefiles\*.obj
del src\spatialite\*.obj
del src\srsinit\*.obj
del src\versioninfo\*.obj
del src\virtualtext\*.obj
del src\wfs\*.obj
del src\dxf\*.obj
del src\md5\*.obj
del src\topology\*.obj
del src\stored_procedures\*.obj
del *.pdb
install: all
-mkdir $(INSTDIR)
-mkdir $(INSTDIR)\bin
-mkdir $(INSTDIR)\lib
-mkdir $(INSTDIR)\include
-mkdir $(INSTDIR)\include\spatialite
copy *.dll $(INSTDIR)\bin
copy *.lib $(INSTDIR)\lib
copy src\headers\spatialite.h $(INSTDIR)\include
copy src\headers\spatialite\*.h $(INSTDIR)\include\spatialite主要修改了以下两点：
[*]修改include文件：
CFLAGS = /nologo -I.\src\headers -I.\src\topology \
-I. -IC:\Work\3rdparty\include -IC:\Work\3rdparty\include\libxml2 $(OPTFLAGS)
[*]修改依赖库文件：
spatialite_i.lib: $(LIBOBJ)
link /dll /out:$(SPATIALITE_DLL) \
/implib:spatialite_i.lib $(LIBOBJ) \
C:\Work\3rdparty\lib\proj.lib C:\Work\3rdparty\lib\geos_c.lib \
C:\Work\3rdparty\lib\freexl_i.lib C:\Work\3rdparty\lib\iconv.lib \
C:\Work\3rdparty\lib\sqlite3.lib C:\Work\3rdparty\lib\zlib.lib \
C:\Work\3rdparty\lib\libxml2.lib C:\Work\3rdparty\lib\librttopo.lib
if exist $(SPATIALITE_DLL).manifest mt -manifest \
$(SPATIALITE_DLL).manifest -outputresource:$(SPATIALITE_DLL);2都修改完成之后，执行：
nmake -f makefile.vc#构建
nmake -f makefile.vc install#安装
nmake -f makefile.vc clean #清理3.2 依赖项
需要注意的是，makefile64.vc中的内容需要根据依赖库的安装地址来进行修改。SpatiaLite的依赖项有：proj、geos、freexl、iconv、sqlite3、zlib、libxml2以及librttopo，这些依赖项都需要提前安装好，笔者是安装到C:\Work\3rdparty目录中。至于具体的构建安装过程，大部分依赖库可参看如下文章：
[*]《CMake构建学习笔记24-使用通用脚本构建PROJ和GEOS》
[*]《CMake构建学习笔记20-iconv库的构建》
[*]《CMake构建学习笔记23-SQLite库的构建》
[*]《CMake构建学习笔记2-zlib库的构建》
[*]《CMake构建学习笔记22-libxml2库的构建》
剩下的就只有freexl和librttopo两个依赖性的构建了，正好这两个也是依赖于nmake构建的库。
3.2.1 构建libexpat
在构建freexl之前，需要先构建libexpat库。libexpat是一个用C语言编写的、开源的、高效的XML解析库，已经支持使用CMake构建。那么可以使用以下脚本：
param(
$Name = "libexpat-R_2_7_0",
$SourceDir = "../Source",
$Generator,
$MSBuild,
$InstallDir,
$SymbolDir
)
# 根据 $Name 动态构建路径
$zipFilePath = Join-Path -Path $SourceDir -ChildPath "$Name.zip"
$SourcePath = Join-Path -Path $SourceDir -ChildPath $Name
$BuildDir = Join-Path -Path "." -ChildPath $Name
# 检查是否已经安装（通过目标 DLL）
$TargetDll = "$InstallDir/bin/libexpat.dll"
if (-not $Force -and $TargetDll -and (Test-Path $TargetDll)) {
Write-Output "Library already installed: $TargetDll"
exit 0
}
# 确保源码目录存在：解压 ZIP
if (!(Test-Path $SourcePath)) {
if (!(Test-Path $zipFilePath)) {
Write-Error "Archive not found: $zipFilePath"
exit 1
}
Write-Output "Extracting $zipFilePath to $SourceDir..."
Expand-Archive -LiteralPath $zipFilePath -DestinationPath $SourceDir -Force
}
# 如果是强制构建，且构建目录已存在，先删除旧的构建目录（确保干净构建）
if ($Force -and (Test-Path $BuildDir)) {
Write-Output "Force mode enabled. Removing previous build directory: $BuildDir"
Remove-Item $BuildDir -Recurse -Force -ErrorAction SilentlyContinue
}
# # 复制符号库
$PdbFiles = @(
"$BuildDir/RelWithDebInfo/libexpat.pdb"
)
# 额外构建参数
$CMakeCacheVariables = @{
EXPAT_BUILD_DOCS = "OFF"
EXPAT_BUILD_EXAMPLES = "OFF"
EXPAT_BUILD_TESTS = "OFF"
}
# 调用通用 CMake 构建脚本
$cmakeSourcePath = Join-Path -Path $SourcePath -ChildPath "expat"
Write-Output "Starting build for $Name..."
. ./cmake-build.ps1 -SourceLocalPath $cmakeSourcePath `
-BuildDir $BuildDir `
-Generator $Generator `
-InstallDir $InstallDir `
-SymbolDir $SymbolDir `
-PdbFiles $PdbFiles `
-CMakeCacheVariables $CMakeCacheVariables `
-MultiConfig $true
if ($LASTEXITCODE -ne 0) {
Write-Error "Build failed for $Name."
exit $LASTEXITCODE
}
# 构建成功后，根据 Cleanup 开关决定是否删除
if ($Cleanup) {
Write-Output "Build succeeded. Cleaning up temporary directories..."
if (Test-Path $SourcePath) {
Remove-Item $SourcePath -Recurse -Force -ErrorAction SilentlyContinue
Write-Output "Removed source directory: $SourcePath"
}
if (Test-Path $BuildDir) {
Remove-Item $BuildDir -Recurse -Force -ErrorAction SilentlyContinue
Write-Output "Removed build directory: $BuildDir"
}
}
Write-Output "Build completed for $Name."脚本cmake-build.ps1笔者已经在《CMake构建学习笔记21-通用的CMake构建脚本》这篇文章中介绍过。
3.2.1 freexl构建
freexl是一个开源库，主要用于读取Microsoft Excel的.xls文件格式。构建freexl与前面介绍nmake构建的一般方法基本一致：
nmake -f makefile.vc#构建
nmake -f makefile.vc install#安装
nmake -f makefile.vc clean #清理当然nmake64.opt和makefile64.vc中的内容需要根据自己的情况按需修改。对于nmake64.opt，修改的内容为：
#INSTDIR=C:\OSGeo4W64
INSTDIR=C:\OSGeo4W64而对于makefile64.vc，修改的内容为：
# CFLAGS = /nologo -I. -Iheaders -IC:\OSGeo4W64\include $(OPTFLAGS)
CFLAGS = /nologo -I. -Iheaders -IC:\Work\3rdparty\include $(OPTFLAGS)
#freexl_i.lib: $(LIBOBJ)
# link /debug /dll /out:$(FREEXL_DLL) \
# /implib:freexl_i.lib $(LIBOBJ) \
# C:\Work\3rdparty\lib\iconv.lib \
# C:\Work\3rdparty\lib\libexpat.lib \
# C:\Work\3rdparty\lib\minizip.lib \
# C:\Work\3rdparty\lib\zlib.lib
# if exist $(FREEXL_DLL).manifest mt -manifest \
# $(FREEXL_DLL).manifest -outputresource:$(FREEXL_DLL);2
freexl_i.lib: $(LIBOBJ)
link /debug /dll /out:$(FREEXL_DLL) \
/implib:freexl_i.lib $(LIBOBJ) \
C:\OSGeo4w64\lib\iconv.lib \
C:\OSGeo4W64\lib\libexpat.lib \
C:\OSGeo4W64\lib\libminizip.lib \
C:\OSGeo4w64\lib\zlib.lib
if exist $(FREEXL_DLL).manifest mt -manifest \
$(FREEXL_DLL).manifest -outputresource:$(FREEXL_DLL);23.2.1 librttopo构建
librttopo是一个开源的地理空间操作库，是PostGIS项目的一部分，提供了一系列用于处理和分析地理数据的功能，比如几何图形的操作、空间关系判断、坐标转换等。librttopo使用nmake构建有点麻烦，主要原因就是跨平台兼容性有点问题，在Windows下有些文件没有生成导致编译出错。
可以使用这篇文章中提供了一个源代码版本，然后按需修改nmake64.opt：
#INSTDIR=C:\OSGeo4W64
INSTDIR=C:\Work\3rdparty同样修改makefile64.vc：
#CFLAGS = /nologo -IC:\OSGeo4W64\include -I. -Iheaders $(OPTFLAGS)
CFLAGS = /nologo -IC:\Work\3rdparty\include -I. -Iheaders $(OPTFLAGS)
#librttopo_i.lib: $(LIBOBJ)
# link /debug /dll /out:$(LIBRTTOPO_DLL) \
# /implib:librrttopo_i.lib $(LIBOBJ) \
# C:\OSGeo4W64\lib\geos_c.lib
# if exist $(LIBRTTOPO_DLL).manifest mt -manifest \
# $(LIBRTTOPO_DLL).manifest -outputresource:$(LIBRTTOPO_DLL);2
librttopo_i.lib: $(LIBOBJ)
link /debug /dll /out:$(LIBRTTOPO_DLL) \
/implib:librrttopo_i.lib $(LIBOBJ) \
C:\Work\3rdparty\lib\geos_c.lib
if exist $(LIBRTTOPO_DLL).manifest mt -manifest \
$(LIBRTTOPO_DLL).manifest -outputresource:$(LIBRTTOPO_DLL);2三个nmake构建库修改的配置文件内容大致差不多，都是修改安装目录，修改依赖库include目录，修改链接的库文件，然后执行：
nmake -f makefile.vc#构建
nmake -f makefile.vc install#安装
nmake -f makefile.vc clean #清理4. 问题
如文中所说，这种nmake构建的方式有个很大的问题就是总是需要临时修改nmake64.opt和makefile64.vc来应对不同的环境，这对于使用脚本自动批处理的方式来说不太友好。说白了Windows下所有的逻辑都是基于GUI的，nmake不过是个临时补丁。不过理论上也可以考虑使用环境变量的方式来避免这个问题，就留待后续解决了。
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