C/C++ 構(gòu)建工具啟用 ccache 指南

CMake 編譯支持 ccache 配置比較容易，但 Makefiles 等其他構(gòu)建工具支持 ccache 就不一定了，往往有些麻煩，想支持還不是那么容易。本文總結(jié)了主流 C/C++ 構(gòu)建工具啟用 ccache 的方法和注意事項。

1. CMake 支持 ccache

CMake 支持 ccache 是最簡單的，可以在 toolchain_file.cmake 中全局指定，也可以通過命令行參數(shù) -DCMAKE_C_COMPILER_LAUNCHER=ccache -DCMAKE_CXX_COMPILER_LAUNCHER=ccache 動態(tài)設(shè)置，前提是 ccache 在環(huán)境變量 PATH 中存在。

方法一：在 toolchain_file.cmake 中設(shè)置

set(CMAKE_C_COMPILER_LAUNCHER   "ccache")
set(CMAKE_CXX_COMPILER_LAUNCHER "ccache")

方法二：通過命令行參數(shù)

cmake .. -DCMAKE_C_COMPILER_LAUNCHER=ccache -DCMAKE_CXX_COMPILER_LAUNCHER=ccache

注意：在 Windows 下使用 CMake 時，如果默認 generator 是 Visual Studio xxxx，ccache 不會生效。必須指定 generator 為 Ninja 才能啟用 ccache：

cmake .. -G Ninja -DCMAKE_C_COMPILER_LAUNCHER=ccache -DCMAKE_CXX_COMPILER_LAUNCHER=ccache

2. Makefiles 支持 ccache

雖然很多第三方庫使用 Makefiles 來編譯，但它們往往存在很大的差異，沒有辦法用一種配置支持所有的 Makefiles 項目啟用 ccache。

2.1 常規(guī) Makefiles 項目（Linux/Unix）

對于使用標(biāo)準(zhǔn) autotools 的項目（如 x264、sqlite3 等），只需設(shè)置環(huán)境變量：

export CC="ccache gcc"
export CXX="ccache g++"

./configure
make

2.2 支持 --cc= 參數(shù)的項目（如 ffmpeg）

有些項目（如 ffmpeg）即使在環(huán)境變量中定義了 CC 并包含 ccache，configure 腳本也會自動剝離 ccache。需要通過 --cc= 參數(shù)顯式指定：

./configure --cc='ccache gcc' --cxx='ccache g++'
make

2.3 支持 -ccache 選項的項目（如 Qt）

Qt 等項目提供了專門的 ccache 選項：

./configure -ccache
make

2.4 Windows + MSVC + Makefiles 的特殊情況

在 Windows 下使用 MSVC + MSYS2/Cygwin + Makefiles 時，ccache 支持更加復(fù)雜：因為 msys2 不支持配置以CC="ccache cl.exe"配置編譯工具，可行的辦法是修改build目錄下產(chǎn)生的config.mak:

SRCPATH=../src
prefix=/d/Workspace/golang/celer/packages/x264@stable@x86_64-windows-msvc-community-14.44@unnamed@release
exec_prefix=${prefix}
bindir=${exec_prefix}/bin
libdir=${exec_prefix}/lib
includedir=${prefix}/include
SYS_ARCH=X86_64
SYS=WINDOWS
CC=ccache cl.exe   # add ccache as prefix of CC here.
CFLAGS=-DNDEBUG -O2 -fp:fast -I. -I$(SRCPATH) -nologo -GS- -DHAVE_STRING_H -I$(SRCPATH)/extras 
...

此過程也屬于過度hardcode的方案，有侵入性，所以也不推薦。

3. Meson 支持 ccache

Meson 支持 ccache 只需要在配置編譯環(huán)境的 cross_file.toml 或 native_file.toml 里，將 c 和 cpp 編譯器定義為數(shù)組，在數(shù)組開頭加上 ccache 即可：

Linux 交叉編譯配置示例：

[binaries]
c = ['ccache', 'aarch64-linux-gnu-gcc']
cpp = ['ccache', 'aarch64-linux-gnu-g++']
ar = 'aarch64-linux-gnu-ar'
strip = 'aarch64-linux-gnu-strip'

本地編譯配置示例：

[binaries]
c = ['ccache', 'gcc']
cpp = ['ccache', 'g++']

3.1 Windows + MSVC 的限制

重要：Meson 在 Windows 下使用 MSVC 時，ccache 默認無法生效。

原因：Meson 在檢測到 MSVC 編譯器時，會特殊處理 compiler wrapper 數(shù)組：

  • 生成的 build.ninja 文件中，MSVC 的 command 會自動剝離 ccache 前綴
  • 這是 Meson 的設(shè)計決策，認為 MSVC 不支持 compiler wrapper 方式

Windows + MSVC 生成的 build.ninja：

rule c_COMPILER
 command = cl.exe $ARGS /Fo$out /c $in
 deps = msvc
 description = Compiling C object $out

Linux + GCC 生成的 build.ninja：

rule c_COMPILER
 command = ccache aarch64-linux-gnu-gcc $ARGS -MD -MQ $out -MF $DEPFILE -o $out -c $in
 deps = gcc
 depfile = $DEPFILE_UNQUOTED
 description = Compiling C object $out

解決方案（不推薦）：
理論上可以手動修改生成的 build.ninja 文件，在 command 前添加 ccache，但這種方式過于侵入性，每次重新配置都會被覆蓋，因此不推薦使用。

建議：

  • 在 Windows 上使用 Meson 時，改用 clang 或 gcc 編譯器
  • 或使用 CMake + Ninja 替代 Meson

4. Boost (B2) 支持 ccache

Boost 有自己的構(gòu)建工具 B2（也稱為 bjam）。在 configure/bootstrap 階段會在源碼根目錄下生成 project-config.jam 配置文件。

啟用 ccache 的步驟：

  1. 運行 bootstrap 腳本：
./bootstrap.sh --prefix=/path/to/install
  1. 編輯生成的 project-config.jam，在 toolchain 路徑前添加 ccache：
# B2 Configuration
# Automatically generated by bootstrap.sh

import option ;
import feature ;

# Compiler configuration
if ! gcc in [ feature.values <toolset> ]
{
    using gcc : : "ccache" "/home/xxx/downloads/gcc-ubuntu-11.5.0-x86_64-aarch64-linux-gnu/bin/aarch64-linux-gnu-g++" ;
}

project : default-build <toolset>gcc ;
  1. 使用 B2 編譯：
./b2 install

4.1 Windows + MSVC 的特殊處理

在 Windows 上使用 MSVC 編譯 Boost 時：

  • 不要在 bootstrap.bat 執(zhí)行時設(shè)置 CC/CXX 環(huán)境變量，因為 bootstrap.bat 會將 ccache cl.exe 當(dāng)作單個命令名而失敗
  • 只在后續(xù)的 B2 編譯階段設(shè)置環(huán)境變量或修改 project-config.jam

示例（不推薦在 bootstrap 時設(shè)置）：

REM 錯誤示例 - bootstrap 會失敗
set CC=ccache cl.exe
bootstrap.bat

REM 正確示例 - bootstrap 后再設(shè)置
bootstrap.bat
REM 然后編輯 project-config.jam 或在 b2 時設(shè)置環(huán)境變量

總結(jié)與建議

構(gòu)建工具 Linux/Unix Windows + GCC/Clang Windows + MSVC 難度
CMake ? 簡單 ? 簡單（使用 Ninja） ? 簡單（使用 Ninja） ?
Makefiles (標(biāo)準(zhǔn)) ? 簡單 ? 中等 ?? 復(fù)雜 ??
Makefiles (--cc=) ? 簡單 ? 中等 ?? 復(fù)雜 ??
Meson ? 簡單 ? 簡單 ?? 復(fù)雜 ???
Boost (B2) ? 中等 ? 中等 ?? 復(fù)雜 ???

關(guān)鍵要點：

  1. ? Linux/Unix 環(huán)境：大部分構(gòu)建工具都能輕松啟用 ccache
  2. ?? Windows + MSVC：支持較為復(fù)雜，建議優(yōu)先使用 CMake + Ninja
  3. ?? 環(huán)境變量 vs 參數(shù)：優(yōu)先使用環(huán)境變量，特殊項目才需要參數(shù)
  4. ?? 侵入性修改：盡量避免修改生成的構(gòu)建文件（如 build.ninja、config.mak）

6. 使用 Celer 簡化 ccache 配置

? 至此，你可能已經(jīng)感受到了手動配置各種構(gòu)建工具啟用 ccache 的麻煩和復(fù)雜性。如果你正在尋找更簡單的解決方案，不妨嘗試 Celer——一個現(xiàn)代化的 C/C++ 包管理器。

Celer 的優(yōu)勢：

  • ?? 自動化：已經(jīng)為主流構(gòu)建工具（CMake、Meson、Makefiles、Boost B2 等）封裝了 ccache 支持
  • ?? 統(tǒng)一配置：一個配置文件搞定所有項目的 ccache 設(shè)置
  • ?? 跨平臺：Linux、Windows統(tǒng)一體驗
  • ?? 依賴管理：自動處理依賴關(guān)系和構(gòu)建順序

Celer 配置示例（celer.toml）：

[global]
  conf_repo = ""
  platform = "aarch64-linux-ubuntu-22.04-gcc-11.5.0"
  project = "my_project"
  build_type = "release"
  jobs = 6
  verbose = false
  offline = false

[ccache]
  dir = "/home/phil/Downloads/ccache"
  maxsize = "10G"
  nocompress = true

只需簡單配置，Celer 會自動為不同的構(gòu)建工具啟用 ccache：

  • ? CMake 項目：自動設(shè)置 CMAKE_C_COMPILER_LAUNCHER 和 CMAKE_CXX_COMPILER_LAUNCHER
  • ? Meson 項目：自動在 cross_file.toml 中配置 compiler wrapper
  • ? Makefiles 項目：智能檢測并設(shè)置環(huán)境變量或參數(shù)
  • ? Boost B2：自動修改 project-config.jam

使用示例：

# 安裝依賴包
celer install opencv@4.10.0

# 所有編譯自動啟用 ccache，無需手動配置

查看 ccache 統(tǒng)計：

# Celer 會自動配置 CCACHE_DIR
ccache -s

了解更多：Celer GitHub 倉庫

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