一文入门 Makefile

1、什么是 Makefile

一个企业级项目,通常会有很多源文件,有时也会按功能、类型、模块分门别类的放在不同的目录中,有时候也会在一个目录里存放了多个程序的源代码。

这时,如何对这些代码的编译就成了个问题。Makefile 就是为这个问题而生的,它定义了一套规则,决定了哪些文件要先编译,哪些文件后编译,哪些文件要重新编译。

整个工程通常只要一个 make 命令就可以完成编译、链接,甚至更复杂的功能。可以说,任何一个 Linux 源程序都带有一个Makefile 文件。

2、Makefile 的优点

管理代码的编译,决定该编译什么文件,编译顺序,以及是否需要重新编译;

节省编译时间。如果文件有更改,只需重新编译此文件即可,无需重新编译整个工程;

一劳永逸。Makefile 通常只需编写一次,后期就不用过多更改。

3、命名规则

一般来说将 Makefile 命名为 Makefile 或 makefile 都可以,但很多源文件的名字是小写的,所以更多程序员采用的是 Makefile 的名字,因为这样可以将 Makefile 居前显示。

如果将 Makefile 命为其它名字,比如 Makefile_demo,也是允许的,但使用的时候应该采用以下方式:

make -f Makefile_demo

4、基本规则

Makefile 的基本格式为:

目标: 依赖 

(tab)规则

目标 --> 需要生成的目标文件

依赖 --> 生成该目标所需的一些文件

规则 --> 由依赖文件生成目标文件的手段

tab --> 每条规则必须以 tab 开头,使用空格不行

例如我们经常写的 gcc test.c -o test,使用 Makefile 可以写成:

test: test.c 

gcc test.c -o test

其中,第一行中的 test 就是要生成的目标,test.c 就是依赖,第二行就是由 test.c 生成 test 的规则。

Makefile 中有时会有多个目标,但 Makefile 会将第一个目标定为终极目标。

5、工作原理

目标的生成

检查规则中的依赖文件是否存在;

若依赖文件不存在,则寻找是否有规则用来生成该依赖文件。

比如上图中,生成 calculator 的规则是 gcc main.o add.o sub.o mul.o div.o -o,Makefile 会先检查 main.o、add.o、sub.o、 mul.o、 div.o 是否存在,如果不存在,就会再寻找是否有规则可以生成该依赖文件。

比如缺少了 main.o 这个依赖,Makefile 就会在下面寻找是否有规则生成 main.o。当它发现 gcc main.c -o main.o这条规则可以生成 main.o 时,它就利用此规则生成 main.o,然后再生成终极目标 calculator。

整个过程是向下寻找依赖,再向上执行命令,生成终极目标。

目标的更新

检查目标的所有依赖,任何一个依赖有更新时,就重新生成目标;

目标文件比依赖文件时间晚,则需要更新。


比如,修改了 main.c,则 main.o 目标会被重新编译,当 main.o 更新时,终极目标 calculator 也会被重新编译。其它文件的更新也是类推。

6、命令执行

make:使用此命令即可按预定的规则生成目标文件。 如果 Makefile 文件的名字不为 Makefile 或 makefile,则应加上 -f 选项,比如:

make -f Makefile_demo

make clean:清除编译过程中产生的中间文件(.o文件)及最终目标文件。

如果当前目录下存在名为 clean 的文件,则该命令不执行。

解决办法是伪目标声明:.PHONY:clean。

特殊符号:

- :表示此命令即使执行出错,也依然继续执行后续命令。如:-rm a.o build/

@:表示该命令只执行,不回显。一般规则执行时会在终端打印出正在执行的规则,而加上此符号后将只执行命令,不回显执行的规则。如:@echo $(SOURCE)

7、普通变量

变量定义及赋值:

变量直接采用赋值的方法即可完成定义,如:

INCLUDE = ./include/

变量取值:

用括号括起来再加个美元符,如:

FOO = $(OBJ)

系统自带变量:

通常都是大写,比如 CC、PWD、CFLAG,等等。

有些有默认值,有些没有。比如常见的几个:

CPPFLAGS : 预处理器需要的选项 如:-I

CFLAGS:编译的时候使用的参数 –Wall –g -c

LDFLAGS :链接库使用的选项 –L -l

变量的默认值可以修改,比如 CC 默认值是 cc,但可以修改为 gcc:CC=gcc

8、自动变量

常用自动变量:

Makefile 提供了很多自动变量,但常用的为以下三个。这些自动变量只能在规则中的命令中使用,其它地方使用都不行。

$@ --> 规则中的目标

$< --> 规则中的第一个依赖条件

$^ --> 规则中的所有依赖条件

例如:

app: main.c func1.c fun2.c ​gcc $^ - o $@

其中:$^ 表示 main.c func1.c fun2.c,$< 表示 main.c,$@ 表示 app。

模式规则:

模式规则是在目标及依赖条件中使用 % 来匹配对应的文件,比如在目录下有 main.c、func1.c、func2.c 三个文件,对这三个文件的编译可以由一条规则完成:

%.o:%.c ​ $(CC) –c $< -o $@

这条模式规则表示:

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

这就是模式规则的作用,可以一次匹配目录下的所有文件。

9、函数

Makefile 也为我们提供了大量的函数,同样经常使用到的函数为以下两个。需要注意的是,Makefile 中所有的函数必须都有返回值。在以下的例子中,假如目录下有 main.c、func1.c、func2.c 三个文件。

通配符:

用于查找指定目录下指定类型的文件,跟的参数就是目录+文件类型,比如:

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

这句话表示:找到 ./src 目录下所有后缀为 .c 的文件,并赋给变量 src。

命令执行完成后,src 的值为:main.c func1.c fun2.c。

patsubst:

匹配替换,例如以下例子,用于从 src 目录中找到所有 .c 结尾的文件,并将其替换为 .o 文件,并赋值给 obj。

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

命令执行完成后,obj 的值为 main.o func1.o func2.o。

特别地,如果要把所有 .o 文件放在 obj 目录下,可用以下方法:

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

10、小结

Makefile 其实提供了非常非常多的功能,但本文所写的对于一般的企业应用完全够用了。特别对于初学者,学习一些基础知识(如本文),再辅一些案例(如本系列的几个案例),完全可以达到企业用人标准了。正所谓要抓住事物的主要矛盾,可以先把基础知识吃透再去延伸 Makefile 的其它知识。

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