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一文入門 Makefile

Makefile 就是為這個問題而生的,它定義了一套規則,決定了哪些檔案要先編譯,哪些檔案後編譯,哪些檔案要重新編譯。

— 良許linux

 

轉自:zhuanlan.zhihu.com作者:良許linux

1、什麼是 Makefile

一個企業級專案,通常會有很多源檔案,有時也會按功能、型別、模塊分門別類的放在不同的目錄中,有時候也會在一個目錄里存放了多個程式的原始碼。

這時,如何對這些代碼的編譯就成了個問題。Makefile 就是為這個問題而生的,它定義了一套規則,決定了哪些檔案要先編譯,哪些檔案後編譯,哪些檔案要重新編譯。

整個工程通常只要一個 make 命令就可以完成編譯、鏈接,甚至更複雜的功能。可以說,任何一個 Linux 源程式都帶有一個Makefile 檔案。

2、Makefile 的優點

1. 管理代碼的編譯,決定該編譯什麼檔案,編譯順序,以及是否需要重新編譯;
2. 節省編譯時間。如果檔案有更改,只需重新編譯此檔案即可,無需重新編譯整個工程;
3. 一勞永逸。Makefile 通常只需編寫一次,後期就不用過多更改。

3、命名規則

一般來說將 Makefile 命名為 Makefile 或 makefile 都可以,但很多源檔案的名字是小寫的,所以更多程式員採用的是 Makefile 的名字,因為這樣可以將 Makefile 居前顯示。

如果將 Makefile 命為其它名字,比如 Makefile_demo,也是允許的,但使用的時候應該採用以下方式:

  1. make -f Makefile_demo

4、基本規則

Makefile 的基本格式為:

  1. 標的: 依賴
  2. (tab)規則
◈ 標的 –> 需要生成的標的檔案
◈ 依賴 –> 生成該標的所需的一些檔案
◈ 規則 –> 由依賴檔案生成標的檔案的手段
◈ tab –> 每條規則必須以 tab 開頭,使用空格不行

例如我們經常寫的 gcc test.c -o test,使用 Makefile 可以寫成:

  1. test: test.c
  2. gcc test.c -o test

其中,第一行中的 test 就是要生成的標的,test.c 就是依賴,第二行就是由 test.c生成 test 的規則。

Makefile 中有時會有多個標的,但 Makefile 會將第一個標的定為終極標的。

5、工作原理

標的的生成

1. 檢查規則中的依賴檔案是否存在;
2. 若依賴檔案不存在,則尋找是否有規則用來生成該依賴檔案。

比如上圖中,生成 calculator 的規則是 gcc main.o add.o sub.o mul.o div.o -o,Makefile 會先檢查 main.oadd.osub.o、 mul.o、 div.o 是否存在,如果不存在,就會再尋找是否有規則可以生成該依賴檔案。

比如缺少了 main.o 這個依賴,Makefile 就會在下麵尋找是否有規則生成 main.o。當它發現 gcc main.c -o main.o這條規則可以生成 main.o 時,它就利用此規則生成 main.o,然後再生成終極標的 calculator

整個過程是向下尋找依賴,再向上執行命令,生成終極標的。

標的的更新

1. 檢查標的的所有依賴,任何一個依賴有更新時,就重新生成標的;
2. 標的檔案比依賴檔案時間晚,則需要更新。

比如,修改了 main.c,則 main.o 標的會被重新編譯,當 main.o 更新時,終極標的 calculator 也會被重新編譯。其它檔案的更新也是類推。

6、命令執行

make:使用此命令即可按預定的規則生成標的檔案。 如果 Makefile 檔案的名字不為 Makefile 或 makefile,則應加上 -f 選項,比如:

  1. make -f Makefile_demo

make clean:清除編譯過程中產生的中間檔案(.o檔案)及最終標的檔案。

如果當前目錄下存在名為 clean 的檔案,則該命令不執行。

解決辦法是偽標的宣告:.PHONY:clean

特殊符號:

◈ - :表示此命令即使執行出錯,也依然繼續執行後續命令。如:-rm a.o build/
◈ @:表示該命令只執行,不回顯。一般規則執行時會在終端打印出正在執行的規則,而加上此符號後將只執行命令,不回顯執行的規則。如:@echo $(SOURCE)

7、普通變數

變數定義及賦值:

變數直接採用賦值的方法即可完成定義,如:

  1. INCLUDE = ./include/

變數取值:

用括號括起來再加個美元符,如:

  1. FOO = $(OBJ)

系統自帶變數:

通常都是大寫,比如 CCPWDCFLAG,等等。

有些有預設值,有些沒有。比如常見的幾個:

◈ CPPFLAGS : 前處理器需要的選項 如:-I
◈ CFLAGS:編譯的時候使用的引數 –Wall –g -c
◈ LDFLAGS :鏈接庫使用的選項 –L -l

變數的預設值可以修改,比如 CC 預設值是 cc,但可以修改為 gccCC=gcc

8、自動變數

常用自動變數:

Makefile 提供了很多自動變數,但常用的為以下三個。這些自動變數只能在規則中的命令中使用,其它地方使用都不行。

◈ [email protected] –> 規則中的標的
◈ $< –> 規則中的第一個依賴條件
◈ $^ –> 規則中的所有依賴條件

例如:

  1. app: main.c func1.c fun2.c gcc $^ - o [email protected]

其中:$^ 表示 main.c func1.c fun2.c$< 表示 main.c[email protected] 表示 app

樣式規則:

樣式規則是在標的及依賴條件中使用 % 來匹配對應的檔案,比如在目錄下有 main.cfunc1.cfunc2.c 三個檔案,對這三個檔案的編譯可以由一條規則完成:

  1. %.o:%.c $(CC) c $< -o [email protected]

這條樣式規則表示:

main.o 由 main.c 生成,  func1.o 由 func1.c 生成,  func2.o 由 func2.c 生成。

這就是樣式規則的作用,可以一次匹配目錄下的所有檔案。

9、函式

Makefile 也為我們提供了大量的函式,同樣經常使用到的函式為以下兩個。需要註意的是,Makefile 中所有的函式必須都有傳回值。在以下的例子中,假如目錄下有 main.cfunc1.cfunc2.c 三個檔案。

通配符:

用於查找指定目錄下指定型別的檔案,跟的引數就是目錄+檔案型別,比如:

  1. src = $wildcard ./src/*.c)

這句話表示:找到 ./src 目錄下所有後綴為 .c 的檔案,並賦給變數 src

命令執行完成後,src 的值為:main.c func1.c fun2.c

patsubst:

匹配替換,例如以下例子,用於從 src 目錄中找到所有 .c 結尾的檔案,並將其替換為 .o檔案,並賦值給 obj

  1. obj = $(patsubst %.c ,%.o ,$(src))

命令執行完成後,obj 的值為 main.o func1.o func2.o

特別地,如果要把所有 .o 檔案放在 obj 目錄下,可用以下方法:

  1. obj = $(patsubst ./src/%.c, ./obj/%.o, $(src))

10、小結

Makefile 其實提供了非常非常多的功能,但本文所寫的對於一般的企業應用完全夠用了。特別對於初學者,學習一些基礎知識(如本文),再輔一些案例(如本系列的幾個案例),完全可以達到企業用人標準了。正所謂要抓住事物的主要矛盾,可以先把基礎知識吃透再去延伸 Makefile 的其它知識。

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