グラフィック系のライブラリを用いたC言語のプログラムをコンパイルする際のCMakeLists.txt(CMakeのコンパイル設定ファイル)の記述についてまとめてみます(gccでコンパイルするという人にも役立つ記事となっております)。

#検証環境
以下の環境にて検証を行っております。

Ubuntu 14.04 LTS
- CMake 2.8
- CLion 1.0.3(CMake 3.2 使用)

#X Window System(X11) (+Xpm)を使用する場合
##gccのコマンド

パターン	コマンド
X Window System(X11)のみ	`gcc -Wall -o <実行ファイル名> <ソースファイル名> -lX11`
X Window System(X11) + Xpm	`gcc -Wall -o <実行ファイル名> <ソースファイル名> -lX11 -lXpm`

##CMakeLists.txtの記述
###全体の記述

CMakeLists.txtの記述	内容
`find_package(X11)`	X Window System(X11)のパッケージを参照します。

###コンパイル対象ごとの記述

CMakeLists.txtの記述	gccのオプション	内容
`add_executable(<実行ファイル名> <ソースファイル名>)`	`-o <実行ファイル名> <ソースファイル名>`	実行ファイル名とソースファイル名の対応関係を登録します。
`target_link_libraries(<実行ファイル名> Xpm)`	`-lXpm`	実行ファイルとXpmのライブラリをリンクさせます__(Xpmを使用する場合のみ)__。
`target_link_libraries(<実行ファイル名> ${X11_LIBRARIES})`	`-lX11`	実行ファイルとX Window System(X11)のライブラリをリンクさせます。

##余談

XpmをUbuntuで使う場合、sudo apt-get install libxpm-devでライブラリをインストールせねばなりません。
Xpmを使用する場合、X11/xpm.hをインクルードしておけば、(X11/Xlib.h等のインクルードなしで、)X Window System(X11)の関数を使用することができます。

#GTK2を使用する場合
##gccのコマンド
gccでコンパイルする際には、どちらのパターンでも構いませんが、この記事では、パターン1の記述を元に説明していきます。

パターン	コマンド
1	`gcc -Wall -o <実行ファイル名> <ソースファイル名> $(pkg-config --cflags gtk+-2.0) $(pkg-config --libs gtk+-2.0)`
2	`gcc -Wall -o <実行ファイル名> <ソースファイル名> $(pkg-config --cflags --libs gtk+-2.0)`

##CMakeLists.txtの記述
###全体の記述

CMakeLists.txtの記述	gccのオプション	内容
`find_package(GTK2)`		GTK2のパッケージを参照します。
`include_directories(${GTK2_INCLUDE_DIRS})`	`$(pkg-config --cflags gtk+-2.0)`	GTK2のインクルードパスを指定します。

###コンパイル対象ごとの記述

CMakeLists.txtの記述	gccのオプション	内容
`add_executable(<実行ファイル名> <ソースファイル名>)`	`-o <実行ファイル名> <ソースファイル名>`	実行ファイル名とソースファイル名の対応関係を登録します。
`target_link_libraries(<実行ファイル名> ${GTK2_LIBRARIES})`	`$(pkg-config --libs gtk+-2.0)`	実行ファイルとGTK2のライブラリをリンクさせます。

#math.h や tgmath.hを使用する場合
##gccのコマンド

コマンド
`gcc -Wall -o <実行ファイル名> <ソースファイル名> -lm`

##CMakeLists.txtの記述
###コンパイル対象ごとの記述

CMakeLists.txtの記述	gccのオプション	内容
`add_executable(<実行ファイル名> <ソースファイル名>)`	`-o <実行ファイル名> <ソースファイル名>`	実行ファイル名とソースファイル名の対応関係を登録します。
`target_link_libraries(<実行ファイル名> m)`	`-lm`	実行ファイルとmath.h や tgmath.hのライブラリをリンクさせます。

##余談

tgmath.hは、C99で定められた計算用ライブラリで、インクルードすると、math.h と complex.hも同時にインクルードされます。
複素数も扱えるようになるという画期的なライブラリですが、扱い方が少々難しい印象があります......。

#OpenGL + glutを使用する場合
##gccのコマンド

パターン	コマンド
(`glut`で始まる関数を除く)`glu`で始まる関数が使われていない	`gcc -Wall -o <実行ファイル名> <ソースファイル名> -lGL -lglut`
(`glut`で始まる関数を除く)`glu`で始まる関数が使われている	`gcc -Wall -o <実行ファイル名> <ソースファイル名> -lGL -lGLU -lglut`

##CMakeLists.txtの記述
###全体の記述

CMakeLists.txtの記述	内容
`find_package(GLUT)`	glutのパッケージを参照します。
`find_package(OpenGL)`	OpenGLのパッケージを参照します。

###コンパイル対象ごとの記述

CMakeLists.txtの記述	gccのオプション	内容
`add_executable(<実行ファイル名> <ソースファイル名>)`	`-o <実行ファイル名> <ソースファイル名>`	実行ファイル名とソースファイル名の対応関係を登録します。
`target_link_libraries(<実行ファイル名> ${GLUT_LIBRARY})`	`-lglut`	実行ファイルとglutのライブラリをリンクさせます。
`target_link_libraries(<実行ファイル名> ${OPENGL_LIBRARY})`	`-lGL -lGLU`	実行ファイルとOpenGLのライブラリをリンクさせます。

##余談

OpenGL + glutをUbuntuで使う場合、sudo apt-get install freeglut3-dev libglew-dev libxmu-devでライブラリをインストールせねばなりません。
Linux上でOpenGLを動かすと、処理が遅くなる問題があるようです(参照：Ubuntu の OpenGLの速度の問題(他のOSとの画像生成の速度比較) - 田中法博ゼミナール(長野大学企業情報学部),一部のUbuntu環境ではNVIDIAのグラフィックカードの性能を引き出せない | スラド Linux)。

#これらを記述したCMakeLists.txtの例
__プロジェクトCG__というC言語のプロジェクトがあり、その中に以下のコンパイル対象があるとします。

実行ファイル名	ソースファイル名	内容
CG1	CG1.c	X Window System(X11) + Xpm使用。
CG2	CG2.c	GTK2 と math.h使用。
CG3	CG3.c	OpenGL + glut使用。

その際、CMakeLists.txtは次のようになります。

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 2.8) #実行できるCMakeのバージョンをver 2.8以降に設定
project(CG C) #プロジェクトCGをC言語のプロジェクトとして生成(Cと書かないと、C++のプロジェクトになります)

add_definitions(-Wall) #警告を全て表示するように設定
find_package(X11)
find_package(GTK2)
find_package(GLUT)
find_package(OpenGL) 
include_directories(${GTK2_INCLUDE_DIRS})

#実行ファイルCG1(X Window System(X11) + Xpm使用)
add_executable(CG1 CG1.c)
target_link_libraries(CG1 Xpm)
target_link_libraries(CG1 ${X11_LIBRARIES})

#実行ファイルCG2(GTK2 と math.h使用)
add_executable(CG2 CG2.c)
target_link_libraries(CG2 m)
target_link_libraries(CG2 ${GTK2_LIBRARIES})

#実行ファイルCG3(OpenGL + glut使用)
add_executable(CG3 CG3.c)
target_link_libraries(CG3 ${GLUT_LIBRARY})
target_link_libraries(CG3 ${OPENGL_LIBRARY})

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